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CARACTERIZACIÓN FÍSICO QUÍMICA DE LOS RESIDUOS DEL PLÁTANO Y 
EL CAFÉ PARA SU POSIBLE USO COMO MATERIAS PRIMAS EN LA 
FABRICACIÓN DE PAPEL 
 
 
 
 
 
 
KAREN LIZETH ORDOÑEZ PINEDA 
CAMILA SEPÚLVEDA MONROY 
 
 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS 
FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES 
TECNOLOGÍA EN SANEAMIENTO AMBIENTAL 
BOGOTÁ 
2019 
 
 
CARACTERIZACIÓN FÍSICO QUÍMICA DE LOS RESIDUOS DEL PLÁTANO Y 
EL CAFÉ PARA SU POSIBLE USO COMO MATERIAS PRIMAS EN LA 
FABRICACIÓN DE PAPEL 
 
 
KAREN LIZETH ORDOÑEZ PINEDA 
CAMILA SEPÚLVEDA MONROY 
 
 
 
TRABAJO DE GRADO PARA OBTENER EL TÍTULO DE TECNÓLOGO EN 
SANEAMIENTO AMBIENTAL 
 
 
 
DOCENTE DIRECTOR 
GLORIA STELLA ACOSTA PEÑALOZA 
 
 
 
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS 
FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES 
TECNOLOGÍA EN SANEAMIENTO AMBIENTAL 
BOGOTÁ 
2019 
 
 
TABLA DE CONTENIDOS 
 
Lista de tablas ………………………………………………………………………...………. 5 
Lista de figuras ………………………………………………………………………...………6 
Resumen …………………………………………………………………………………….... 7 
Abstract ……………………………………………………………………………….……….8 
1. Introducción ………………………………………………………………………..……….9 
2. Objetivos …………………………………………………………………………………..13 
2.1. Objetivo general …………………………………………………….…………………...13 
2.2. Objetivos específicos ………………………………………………..………………..13 
3. Formulación del problema ……………………………………………..………………… 14 
4. Marco teórico …………………………………………………………..….………………16 
 4.1. Elaboración del papel ………………………………………………………….. 17 
4.2 Propiedades físico-químicas de fuentes no leñosas …………………………..… 18 
4.2.1. Celulosa …...………………………………………………………...... 18 
4.2.2. Lignina ....……………………………………………………...…….. 21 
4.2.3. Extraíbles ……….………………………....………………...……….. 23 
4.2.4. Humedad …………..………………………………………………... 24 
4.3. Epicarpio de Coffea arabica ………..………………………………………….. 26 
4.4. Pseudotallo de Musa paradisiaca ………………...……………………………. 28 
5. Metodología …………………………………………….……………………………….. 31 
5.1. Toma de muestras de residuos de plátano y café ……………….….……………31 
5.2. Tratamiento preliminar de los residuos ..…………………………..…….………32 
5.3. Análisis físico-químicos …………………….……………………...……………33 
5.3.1. Contenido de humedad …………………………………...…………... 33 
 
 
5.3.2. Determinación y eliminación de extraíbles ……………..…………… 33 
5.3.3. Determinación de lignina ………………………………..…………… 34 
5.3.4. Determinación de celulosa …………………………………………… 35 
 5.4. Determinación de la viabilidad técnica ………………………………………… 37 
6. Resultados y análisis de resultados ………..…………………………………...………… 38 
6.1. Determinación físico-química y comparación de los residuos del café y del 
plátano con la madera ………………………………………………………. 38 
6.2. Viabilidad técnica ……………………………………………………… 44 
 6.2.1. Análisis del sistema de gestión de residuos del café …………. 45 
 6.2.2. Análisis del sistema de gestión de residuos del plátano ……… 49 
7. Conclusiones ……………………………………………………………….………….…. 54 
8. Bibliografía …………………………………………………………………….………… 56 
9. Anexos …………………………………………………………………………………… 69 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Lista de tablas 
 
Tabla 1 ………………………………………………………………………………………. 30 
Tabla 2 ………………………………………………………………………………………. 39 
Tabla 3 ………………………………………………………………………………………. 41 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Lista de Figuras 
 
Figura 1 ……………………………………………………………………………………... 22 
Figura 2 ……………………………………………………………………………………... 27 
Figura 3 ……………………………………………………………….…………………….. 29 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Resumen 
El mercado del papel es considerado como uno de los sectores de mayor importancia 
industrial alrededor del mundo, ya que el papel es producto clave para la satisfacción de las 
necesidades básicas de las comunidades en cuanto a alimentación, aseo personal, 
comunicación y transmisión de conocimientos. En la actualidad, la madera es la fuente 
principal para la fabricación del papel gracias a su alto contenido de celulosa, por ello, la 
industria papelera dispone de millones de hectáreas para plantaciones forestales de especies 
de árboles frondosos y de coníferas que se caracterizan por tener un alto rendimiento y 
requieren de una alta disponibilidad de nutrientes y recursos. Esto repercute en las especies 
autóctonas de los lugares de plantación al disminuir los recursos disponibles y generar un 
desequilibrio ecosistémico. Con el fin de reducir los impactos ambientales generados por la 
industria del papel, esta investigación se enfocó en evaluar la viabilidad técnica del uso de los 
residuos agrícolas producidos en las cosechas de café (Coffea arabica) y plátano (Musa 
paradisiaca) para emplearse como materias primas en la producción de papel, mediante la 
caracterización físico química de sus componentes químicos como la celulosa, la lignina y las 
sustancias extraíbles, y físicos como la humedad. Los resultados obtenidos fueron 65,77% de 
celulosa, 25,30% de lignina, 14,08% de sustancias extraíbles y 15,94% de humedad para los 
residuos del café y 74,75% de celulosa, 7,89% de lignina, 23,64% de sustancias extraíbles y 
15,86% de humedad para los residuos de plátano. Estos resultados permiten determinar que 
tanto los residuos de plátano como de café pueden ser potencialmente utilizados como 
materias primas para la elaboración de papel gracias a su alto contenido de celulosa y que el 
porcentaje de humedad, lignina y extraíbles obtenido es cercano al que se encuentra 
generalmente en las materias primas maderables. 
Palabras clave: café, celulosa, lignina, papel, plátano, residuos agrícolas 
 
 
Abstract 
 The paper market is considered to be one of the most important industrial sectors around 
the world, as paper is a key product for meeting the basic food needs of communities, 
personal hygiene, communication and knowledge transfer. Today, wood is the main source 
for paper production due to its high cellulose content, therefore, the paper industry has 
millions of hectares for forest plantations of leafy tree species and conifers that are 
characterized by high yield and require a high availability of nutrients and resources. This has 
an impact on native plant species by reducing available resources and creating an ecosystem 
imbalance. In order to reduce the environmental impacts generated by the paper industry, this 
research focused on evaluating the technical feasibility of using agricultural residues produced 
in coffee (Coffea arabica) and banana crops (Musa paradisiaca) to be used as raw materials 
in the production of paper, by physical chemical characterization of its chemical components 
such as cellulose, lignin and extractable substances, and physical substances such as moisture. 
The results obtained were 65,77% cellulose, 25,30% lignin, 14.08% extractable substances 
and 15,94% moisture for coffee residues and 74,75% cellulose, 7,89% lignin, 23,64% 
extractable substances and 15,86% moisture for banana residue. These results make it 
possible to determine that both banana and coffee residues can potentially be used as raw 
materials for paper production thanks to their high cellulose content and the percentage of 
moisture, lignin and extractable obtained is close to that generally found in wood raw 
materials. 
 
 
Keywords: coffee, cellulose, lignin, paper, banana, agricultural waste 
9 
 
1. Introducción 
 En la industria papelera, la fuente principal de fibra para la producción de papel es la 
madera proveniente en un 17% de bosques nativos o primarios, en un 54% de bosques 
regenerados o secundarios y en un 29% de plantaciones forestales de coníferas y especies 
arbóreas de hoja caduca. Con la constante demanda de papel alrededor del mundo y el 
aumento de la deforestación que atenta contra nuestros bosques, entra a jugar un papel 
primordial el uso de alternativas sosteniblesy sustentables que permitan un crecimiento 
económico en la industria papelera con el compromiso de preservar, conservar y proteger los 
recursos naturales, fomentando el uso de nuevas fuentes y nuevos métodos de producción que 
no solo se basen en materias primas maderables, sino que también incluyan el uso de material 
reciclable o de residuos agrícolas generados en la producción alimenticia, tales como el 
bagazo de la caña de azúcar, la paja de arroz y cereales, el junco y el esparto, entre otros 
(Greenpeace, 2004). 
La implementación de alternativas más amigables con el ambiente implica la disminución 
del uso de fibras de celulosa provenientes de bosques nativos donde se han realizado 
sustituciones de los ecosistemas naturales por plantaciones forestales netamente industriales. 
Generalmente, las plantaciones forestales orientadas a la obtención de madera para la 
elaboración del papel están compuestas por especies de pinos y eucaliptos gracias a su alto 
rendimiento, adaptabilidad y contenido de celulosa. En plantaciones de alta densidad, las 
copas de estos árboles se encuentran demasiado cerca unas de otras limitando el paso de la luz 
hacia la superficie de la tierra e interfieren en el correcto procesamiento y aprovechamiento de 
los nutrientes por parte de otros tipos de especies vegetales. Debido a este fenómeno, la 
reducción del uso de zonas cubiertas por pinos y eucaliptos, genera un impacto positivo en el 
aumento de la biodiversidad vegetal en los bosques ya que habría mayor disponibilidad de luz 
10 
 
solar para otras plantas que les permitiría procesar los nutrientes presentes en el suelo de 
forma eficiente. De este modo y con la ayuda de la reforestación, se comienza a incrementar 
la densidad poblacional de especies nativas y se recuperan los bosques naturales que se han 
visto afectados por las plantaciones forestales de carácter industrial, favoreciendo al equilibrio 
ecosistémico (León, Ramos y García, 2010). 
Por otra parte, con la disminución del uso de materias primas para la elaboración de papel 
provenientes de plantaciones industriales se disminuye en gran parte la acidificación del suelo 
generada por los árboles de eucalipto, ya que estas especies extraen sales de hierro y aluminio 
por medio de sus raíces y al ser descompuestas por los microorganismos, acidifican el suelo. 
Así mismo, reemplazar el uso de materias primas maderables por otras fuentes de celulosa 
contribuye en la disminución de plantaciones de especies coníferas como los pinos que a 
través de sus raíces segregan resinas que reducen la población microbiana presente en el suelo 
encargada de transformar la materia orgánica, ocasionando una alteración de la estructura 
físico–química del suelo. Además, al sustituir las fuentes de fibra maderables, también se 
reduce el uso intensivo de pesticidas, herbicidas y fertilizantes procedente del mantenimiento 
de plantaciones industriales, contribuyendo al descenso de contaminación ambiental en aire, 
agua y suelo (Delgado, Alliaume, García y Hernandez, 2006; Greenpeace 2004; Spittler, 
2001). 
Una alternativa para sustituir las materias primas maderables que se emplean en la 
fabricación del papel es el uso de residuos agrícolas provenientes de las cosechas del café y el 
plátano como fuentes de fibra. Históricamente, la producción agrícola colombiana se ha 
enfocado en 6 productos, entre los cuales se destacan el café con más de 884 mil hectáreas de 
siembra y el plátano con más de 474 mil hectáreas de siembra. La producción agroindustrial 
de estos alimentos genera más de 3 ton/ha-año de residuos. Sin embargo, menos del 10% de 
11 
 
estos son aprovechados eficientemente por el cultivador o por grandes industrias. Es por esta 
razón que en la mayoría de los casos se convierten en una gran fuente de contaminación 
ambiental. No obstante, cabe destacar que estos residuos cuentan con un alto potencial para 
ser aprovechados como materias primas en la producción de abono, combustible, etanol, 
medicinas y papel (Federación Nacional de Cafeteros de Colombia, 2018; Florez, 2017). 
El potencial de los residuos del café y el plátano en la elaboración de papel se basa 
especialmente en su composición química. Según González, Reyes, Gutiérrez y Pacheco 
(2016b) el pseudotallo de la planta de plátano contiene de 28,5 a 55% de celulosa y 18 a 20% 
de lignina y en cuanto al epicarpio del café está compuesto químicamente por 10,8 a 23,8 % 
de celulosa y hasta 17,50% de lignina. Es decir que, estos residuos agrícolas tienen una 
composición físico-química semejante a las materias primas maderables con las que se fabrica 
normalmente el papel (Rodríguez, 2011; Alghooneh, Mohammad, A., Behrouzian y 
Mohammad, S., 2017). 
La fabricación del papel y su comercialización han evolucionado considerablemente en las 
últimas décadas. Sin embargo, el uso de la madera como principal fuente de fibra para la 
fabricación de papel es predominante y con ello la industria papelera a dejado de lado el 
potencial que tienen fibras alternas a la madera para la fabricación de papel. Por lo cual, es 
preciso evaluar el potencial de nuevas materias primas a fin de usar eficazmente los recursos 
de fibras provenientes de materias no maderables, como los residuos agrícolas, lo cual además 
de dar un destino diferente a los residuos, se convierte en una alternativa rentable para países 
con escasos recursos madereros. Para ello, se deben realizar una estimación de la calidad del 
papel producido a partir de las características físico químicas propias de las materias primas a 
usar y de la comparación de su composición con las materias primas ya en uso con el fin de 
12 
 
introducir innovaciones que se basen en el conocimiento técnico de las propiedades de las 
materias primas (Benitez et al., 2019; Phillips, 2020). 
 A pesar de que el uso de materias para la producción de papel que derivan de residuos 
agrícolas es relativamente pequeño, estos han sido empleados para este fin durante mucho 
tiempo ya que son de fácil obtención y con frecuencia han permitido obtener productos de alta 
calidad, es por ello, que en la actualidad se han realizado diversos estudios en torno a la 
efectividad del uso de residuos agrícolas para la elaboración de papel lo cual a permitido el 
uso de diversas fibras no leñosas para la fabricación de papel como en el caso de la caña para 
la fabricación de papel periódico en la India, la fabricación de pasta de celulosa a partir de 
fibra de abacá en Filipinas y el establecimiento de una industria de fabricación de pasta de 
celulosa a partir de kenaf en Tailandia, además del uso de bagazo y paja (Phillips, 2020). 
 Teniendo en cuenta lo dicho anteriormente, el presente proyecto evaluó la viabilidad de los 
residuos del café y del plátano partiendo del estudio y comparación de los componentes 
físico-químicos determinantes en la selección de materias primas comúnmente usadas en la 
elaboración del papel como lo son la humedad, las sustancias extraíbles, la lignina y la 
celulosa. De ese modo, es posible hacer una estimación sobre su posible aprovechamiento en 
la industria del papel que permita tomar como base los resultados obtenidos para realizar 
estudios posteriores en cuanto al rendimiento de los residuos y la longitud de las fibras que 
determina la idoneidad de las materias para hacer diversos papeles. 
 
 
 
 
13 
 
2. Objetivos 
 
2.1. Objetivo General 
 Evaluar la viabilidad del uso de los residuos agrícolas producidos en las cosechas 
del plátano (Musa paradisiaca) y del café (Coffea arabica) para emplearse como 
posibles materias primas en la elaboración de papel mediante su caracterización físico 
química 
 
 2.2. Objetivos específicos 
● Determinar las propiedades físicas y químicas determinantes en la 
elaboración de papel de los residuos agrícolas a trabajar 
● Comparar el contenido de humedad, celulosa,lignina y extraíbles de los 
residuos estudiados con las propiedades de la madera usada comúnmente 
en la fabricación del papel 
● Determinar la viabilidad del uso de los residuos a estudiar como posibles 
materias primas en la producción de papel 
 
 
 
 
14 
 
 3. Formulación del problema 
 Con una participación del 0,5% en el PIB Nacional, el sector papelero se constituye como 
uno de los mercados más favorables para el país por su alto nivel de incidencia en la 
población local con un consumo de 1.609.906 ton/año del cual, el 76% es de producción 
nacional y aunque Colombia se posiciona como uno de los países con el menor consumo de 
papel, dispone de 424 mil hectáreas para plantaciones forestales que, en cuanto a la industria 
papelera, están compuestas de pino y eucalipto, dos especies que se caracterizan por tener un 
alto rendimiento y resistencia . De acuerdo con el informe de sostenibilidad publicado por la 
ANDI (2015), en Colombia se usan tres fuentes de fibra diferentes para la fabricación de 
papel; la madera (33%), el bagazo de caña de azúcar (16%), los residuos obtenidos del 
consumo del papel (63%) y otras fuentes de fibra que solo llegan a representar el 0,1% de la 
producción total. 
Debido al carácter estrictamente comercial, las plantaciones de pino y eucalipto destinadas 
a la plantación productiva de árboles que proveen de materia prima a la industria papelera 
para la fabricación de papel, requieren de suelos con un nivel de nutrientes mayor al que 
requieren la mayoría de las plantas autóctonas encontradas en los lugares donde se realizan 
este tipo de plantaciones para fines comerciales y adicional, estos cultivos foráneos requieren 
de una alta disponibilidad de agua que les permita tener un crecimiento rápido en ciclos cortos 
(Riveros, 2017). 
A causa de las características de dichas plantaciones forestales, que en su mayoría están 
destinadas netamente a la producción industrial, se generan diversas problemáticas locales 
desde la ocupación o sustitución de áreas destinadas por las comunidades a usos agrícolas o 
ganaderos, hasta los cambios generados en la biodiversidad ecosistémica, la competencia de 
dichas especies por el agua y los nutrientes con los cultivos linderos y una diversidad de 
15 
 
problemas sociales, económicos y culturales de alto impacto en materia de alimentación, 
salud, vivienda e ingresos para las comunidades cercanas. En cuanto a la industria del papel, 
esta es una actividad económica que contribuye a la deforestación a nivel mundial y aunque 
no es la principal causa del deterioro de los bosques, está directamente asociada al 
agotamiento de recursos naturales debido a la explotación y a la eliminación de áreas de 
bosque nativo con el fin de realizar plantaciones dedicadas exclusivamente al abastecimiento 
de materia prima para la producción de papel. Sin embargo, con el paso de los años las 
industrias papeleras han desarrollado alternativas de producción sustentables y amigables con 
el ambiente que buscan reemplazar el uso de la madera como única fuente para la fabricación 
de papel, por fuentes secundarias no maderables como el papel y cartón reciclable y los 
residuos vegetales que poseen un alto contenido de celulosa, esto con el fin de disminuir la 
deforestación de extensas zonas boscosas a nivel mundial y los impactos generados por la 
industria maderera (Area, 2008). 
Se sabe que, a partir del aprovechamiento de residuos orgánicos como fuente de fibra de 
celulosa es posible producir papel de buena calidad, lo que permite disminuir los impactos 
negativos asociados a esta actividad industrial tales como la deforestación y la contaminación 
ambiental provocada por el uso de pesticidas, herbicidas y fertilizantes relacionados con la 
expansión y el mantenimiento de las plantaciones industriales de las cuales se obtiene la 
madera. Por otro lado, teniendo en cuenta que en Colombia se producen 27.700 toneladas de 
residuos diarios de los cuales tan solo el 10% es aprovechado y el 90% restante es dirigido a 
rellenos sanitarios, con esta alternativa se busca utilizar al máximo posible los residuos 
orgánicos producidos en cosechas de plantas que poseen un alto contenido de celulosa, 
reincorporandolos en un nuevo ciclo productivo y así, disminuir los efectos adversos causados 
en el medio ambiente por la incorrecta disposición final (Beltran y Bolaño 2016). 
16 
 
4. Marco teórico 
 El papel es un entramado de fibras lignocelulósicas y compuestos no celulósicos unidos 
entre sí mediante enlaces de hidrógeno. En la fabricación de papel se busca eliminar al 
máximo posible todos esos componentes no celulósicos que puedan interferir en la calidad del 
papel, como la lignina y las sustancias extraíbles, que por sus propiedades químicas conceden 
una tonalidad oscura al producto final y al mismo tiempo disminuyen su flexibilidad, 
absorción, estabilidad y resistencia. A causa de esto, en la producción de papel es 
fundamental que las fuentes de fibra cuenten con un alto contenido de celulosa y un bajo 
porcentaje de lignina, extraíbles y humedad con el fin de obtener un papel de buena 
calidad,como sucede con las materias primas maderables que tienen aproximadamente de 6 a 
11% de humedad, 30 a 60% de celulosa, 14 a 37% de lignina y tan solo de 0,2 a 8 % de 
sustancias extraíbles tales como grasas, ceras, alcoholes, fenoles, ácidos aromáticos, aceites 
esenciales, oleorresinas, esteroles, alcaloides y pigmentos colorantes (Fonseca, 2006). 
 A nivel industrial, la fabricación del papel y sus derivados, como bolsas para comestibles, 
recipientes de cartón, servilletas de papel, papel higiénico, entre otros, ha alcanzado cifras que 
sitúan a esta industria entre las más grandes del mundo, teniendo una distribución geográfica 
en más de 100 países y una generación de más de 3,5 millones de empleos anuales. Por otro 
lado, a pesar de diversas predicciones acerca de la disminución del consumo de papel ante el 
auge de la era electrónica, desde el año 1980 se ha podido observar un crecimiento constante 
de la tasa anual de producción de papel del 2,5 %. Por ende, con la influencia del papel en 
todos los sectores productivos y su constante consumo masivo, es importante evaluar, 
controlar y mitigar todos los problemas de contaminación ambiental que está generando la 
industria papelera a escala mundial (León y Fuentes, 2012). 
 
17 
 
4.1. Elaboración del papel 
 Según la compañía sueca Svenska Cellulosa Aktiebolaget (SCA) (2010), el proceso para la 
fabricación del papel inicia con la obtención de la materia prima a usar, la cual, generalmente 
es la madera. En primer lugar, se elimina la corteza del tronco debido al poco contenido de 
fibra celulósica aprovechable y al alto contenido de extraíbles que posee. Posteriormente, se 
procede a triturar y almacenar la corteza al aire libre con el fin de permitir la evaporación de 
extraíbles presentes, evitando así, posteriores problemas en las operaciones subsiguientes que 
puedan ocasionar este tipo de compuestos. Adicional, el almacenamiento al aire libre de la 
madera triturada contribuye a la disminución de la humedad contenida naturalmente en ella. 
 Posterior a esto, se inicia con la fase de cocción de la madera con el fin de obtener pasta de 
celulosa, es decir, fibras de celulosa libres de lignina; este es un proceso que se puede realizar 
mecánica o químicamente. Mediante el proceso mecánico la madera se transforma en fibra 
triturándola contra una piedra que gira rápidamente bajo la adición de agua. La desventaja de 
este tipo de pasta es que la fibra posee impurezas como contenidos altos de lignina 
produciéndose en el papel opacidad, un color amarillento y baja resistencia a la luz. Por otra 
parte, el proceso químico consiste en la eliminación de la mayor parte de la lignina contenida 
en la madera mediante cocción en una solución química consulfatos o sulfitos lo que da como 
resultado un papel de mayor calidad y resistencia (Sappi, 2003; Verband Deutscher 
Papierfabriken, 2016). 
 En la fase de depuración la pasta de celulosa es sometida a un lavado con agua y blanqueo. 
Este último, tiene como objetivo la eliminación total de la lignina remanente de los procesos 
anteriores mediante tratamientos químicos con oxígeno, ozono o peróxido de hidrógeno para 
obtener un papel de un tono mucho más claro. Posterior al blanqueo, se procede a adicionar 
una gran cantidad de agua a la pasta y se conduce esta mezcla sobre una cinta transportadora 
18 
 
donde el exceso de agua es eliminado y las fibras empiezan a extenderse sobre ella 
consolidándose en una tela fina. Finalmente, el proceso de elaboración del papel culmina con 
el prensado, corte, enrollado y acondicionamiento final de la hoja de papel donde se fijan 
características específicas como el brillo, la suavidad y el tamaño (Sappi, 2003; Svenska 
Cellulosa Aktiebolaget, 2010). 
4.2. Propiedades físico-químicas de fuentes no leñosas 
 Según González, Daza, Caballero y Martinez (2016a), la extracción de fibras y materiales 
lignocelulósicos utilizados en la elaboración del papel a partir de fuentes no leñosas, es decir, 
de fuentes distintas a la madera, no es nueva. Esto se ha podido evidenciar en diversos 
estudios donde se usan fuentes alternativas como la cabuya, el cáñamo, el algodón, el bagazo 
de caña y el papel reciclado, como fuentes de fibra secundaria gracias a su alto contenido de 
celulosa. Sin embargo, para la elaboración del papel es indispensable conocer tanto las 
propiedades físicas como las químicas de la materia prima a usar ya que todos los procesos a 
lo largo de la línea de producción están enfocados hacia la obtención o eliminación de las 
mismas, como a su vez están directamente relacionadas con la calidad del producto final. 
4.2.1. Celulosa 
 La celulosa (C6H10O5)n es el compuesto orgánico más abundante en la naturaleza y 
constituye el mayor porcentaje de biopolímeros en la tierra al ser el componente principal de 
las paredes celulares de la mayoría de las plantas. Cuenta con una estructura lineal compuesta 
por cerca de 2000 a 14000 unidades de 𝛽 - (1,4) glucosa, en cadenas no ramificadas, unidas 
entre sí mediante puentes de hidrógeno que tienden a formar microfibras con diámetros que 
van de 1 a 10 nanómetros (nm) y con una longitud de aproximadamente 25 nm. La celulosa se 
caracteriza por ser insoluble en agua y poseer varias regiones cristalinas con un alto 
19 
 
ordenamiento que dan lugar a una estructura rígida y su polimorfismo (Carreño, Caicedo y 
Martínez, 2012; Jiménez, Prieto, Prieto, Acevedo y Rodríguez, 2017). 
 Se estima que la celulosa representa alrededor de 1.5*1012 toneladas de la producción 
total de biomasa en el mundo y se considera como una fuente casi inagotable de materia 
prima para la creciente demanda en la elaboración de productos sostenibles, esto debido a 
que, la celulosa se encuentra en la naturaleza como material de soporte en árboles, arbustos y 
hierbas, entre otras; permitiéndole tener una gran variedad de aplicaciones en la industria 
papelera, textil, alimenticia, de explosivos, de azúcares fermentables, además de aplicaciones 
específicas en medicina y biotecnología (Carreño et al., 2012; Morales, 2015; Jiménez et al. 
2017). 
 La estructura básica del papel está compuesta por fibras de celulosa que se caracterizan 
por ser altamente resistentes a la tracción, absorbentes, flexibles, químicamente estables y 
blancas y a su vez, estas características son propias de la madera proveniente de especies de 
coníferas y árboles frondosos. Es por esto que las industrias, en su mayoría, usan la madera 
como fuente de fibra principal para la fabricación del papel, sumado a que también tienen un 
alto contenido de celulosa que se encuentra en un rango óptimo del 40-60% (Fonseca, 2006). 
 Sin embargo, con la búsqueda de nuevas alternativas que sustituyan la madera como 
materia prima para elaborar papel, también se ha incursionado en el uso de otras fuentes como 
el bagazo de caña, la paja de arroz y maíz, el tallo de la planta de tabaco, el pseudotallo del 
plátano y el papel reciclado, entre otros. Estas fuentes se constituyen como un material 
adecuado para la elaboración de láminas de papel de mayor opacidad, más flexibles y 
resistentes, como el papel periódico o el papel Kraft, gracias a su alto contenido de celulosa 
(Almazan, Fernández, Hernández, Sánchez y Fernández, 2016). 
20 
 
 En la actualidad se han venido desarrollando estudios e investigaciones que aportan 
información acerca del uso de residuos agrícolas como el pseudotallo de plátano, los tallos de 
clavel, la cabuya, la cáscara de piña, entre otros en la industria papelera, con el objetivo de 
disminuir el uso de la madera, contribuyendo a la conservación y preservación de los bosques. 
 En un estudio realizado por González et al. (2016a) se evaluaron las propiedades físicas y 
químicas de 21 residuos orgánicos con el fin de determinar la viabilidad de su uso en la 
fabricación de papel. Los residuos estudiados fueron capacho de uchuva (Physalis peruviana), 
tallos de rosa, residuos del rábano (Raphanus sativus L.), corona de la piña (Ananas comosus 
L. Merr.), hoja de la tusa del maíz (Zea mays), pétalos de crisantemo (Chrysanthemum L.), 
cáscara de naranja (Citrus sinensis), de piña (Ananas comosus L. Merr.), de maracuyá 
(Passiflora edulis), de lulo (Solanum quitoense), de mango (Mangifera indica), de tomate de 
árbol (Cyphomandra betacea), de limón (Citrus limon L.), bagazo de maíz (Zea mays), hoja 
de cebolla larga (Allium fistulosum), tallos de girasol (Helianthus annuus), pétalos de rosas, 
cáscara de yuca (Manihot esculenta), vástago de plátano (Musa paradisiaca L.), tallos de 
clavel (Dianthus caryophyllus) y pasto seco (Pennisetum clandestinum). A estos residuos 
dentro de sus propiedades físicas y químicas se les evaluó la densidad real, volumen real, 
humedad y el contenido de celulosa, lignina, extraíbles y holocelulosa. Dentro de los 
resultados más relevantes de este estudio, se determinó que el contenido de celulosa en 10 de 
los 21 residuos era superior al 40%. Esto significa que la cáscara de yuca, piña, mango y 
tomate de árbol, el vástago de plátano, los tallos de rosa, clavel, maíz y girasol y los pétalos 
de rosas podrían ser potencialmente aprovechados como materias primas para la fabricación 
de papel gracias al alto contenido de celulosa y a que se encuentra en el rango óptimo que 
generalmente tiene la madera. 
 
21 
 
4.2.2. Lignina 
 La lignina es un polímero aromático de estructura tridimensional, compleja, ramificada y 
amorfa. Está constituida a base de unidades de fenilpropanoides y forma parte del 10 al 30 % 
de la biomasa de las plantas, dependiendo de la especie vegetal. Este compuesto es uno de los 
biopolímeros más abundantes en las plantas y se encarga de formar las capas de la pared 
celular en conjunto con la hemicelulosa, formando una matriz de redes de lignina-hidratos de 
carbono alrededor de las microfibras de la celulosa (Morales, 2015). 
 La lignina actúa como aglutinante de fibras, proporciona rigidez a los tejidos vegetales y 
se deposita en células específicas de las plantas como las esclereidas, traqueidas, elementos de 
los vasos y fibras del xilema y floema. Este polímero cuenta con gran resistencia a la 
biodegradación, siendo su principal función la protección de la celulosa a ataques 
microbianos, la resistencia e impermeabilidad a los materiales lignificados y el mantenimiento 
de la unión de las fibras celulósicas (Lagunes y Zavaleta, 2015; Rodríguez, 2006). 
 Según Chávez y Domine (2013) la lignina se encuentra presente en todas las plantas 
vasculares y al igual que muchos otros componentes de la biomasa, su formación tiene origen 
a travésde la reacción de la fotosíntesis. La lignina es considerada como un recurso 
renovable, asequible y con gran potencial de uso industrial, cuya producción se estima entre 5 
y 36 * 10^8 toneladas por año en el mundo. 
 Por otra parte, la lignina se deriva principalmente de tres unidades fenilpropanoméricas 
básicas, alcohol p-cumarílico, alcohol coniferílico y alcohol sinapílico, conocidos también 
como monolignoles, cuyas estructuras se muestran en la Figura 1. Estas unidades 
monoméricas que conforman la lignina, se encuentran unidas generalmente a través de 
enlaces de tipo carbono - carbono y de tipo éter, en proporciones que varían dependiendo 
directamente de la especie vegetal (Torres, Montero, Beleño, Toscano y Pérez, 2015). 
22 
 
 
 1: alcohol p-cumarílico, 2: alcohol coniferílico, 3: alcohol sinapílico. 
 
Figura 1. Monolignoles más comunes, encontrados en los bloques de 
construcción de la lignina. 
 
 Tomado de Chávez y Domine (2013) 
 La formación de estos tres monolignoles, tiene origen en el citoplasma a través de la “ruta 
del shikimato” en la cual se produce fenilalanina como intermediario clave. Estos 
monolignoles se generan mediante diversas reacciones; desaminación, hidroxilación, 
reducción y metilación. Estas reacciones son catalizadas por diversas enzimas a través de 
reacciones de oxidación desarrolladas por peroxidasas con el fin de formar polímeros de 
lignina (Chávez y Domine 2013). 
 En cuanto a su importancia en la fabricación del papel, la industria papelera se encarga de 
disolver al máximo el contenido de lignina disponible en las fuentes de fibra lignocelulósicas, 
debido a que aporta una rigidez alta a las fibras y además, le proporciona una tonalidad oscura 
al papel con disminución de la calidad final del producto. Por otra parte, una presencia mayor 
de lignina en las fuentes de fibra genera altos costos de producción en la fase de blanqueo de 
la pasta de celulosa, debido a que se incrementa la cantidad de químicos y procesos 
empleados para separar la lignina de la celulosa. En general, la lignina es considerada como 
un compuesto desfavorable en la fabricación del papel, por ende, lo ideal es que las fuentes de 
fibra de celulosa tengan un bajo contenido de lignina que oscile en un rango óptimo de 18 a 
23 
 
23 %, puesto que es el contenido aproximado que poseen las materias primas maderables más 
usadas en la industria papelera (Chávez y Domine 2013; López, 2005). 
 Mazzeo et al. (2010) realizaron un estudio donde uno de los objetivos estuvo dirigido a la 
obtención de papel a partir del pseudotallo de plátano partiendo de 3 procedimientos de 
elaboración de papel. En el primer procedimiento, no se realizó una separación completa de la 
lignina en el proceso de la fabricación de pasta de celulosa, lo que dio como resultado un 
papel con una textura altamente rígida y oscura. En los procedimientos 2 y 3 se llevó a cabo la 
obtención de pasta de celulosa por el proceso químico con el cual se pudo obtener un papel de 
mejor calidad, respecto al primero. En cuanto al procedimiento 3 se realizó el blanqueamiento 
de la pasta de celulosa con hipoclorito de sodio lo cual dio como resultado un papel con 
mayor suavidad y un blanqueamiento de mayor calidad. Finalmente, los resultados indican 
que, a partir de los residuos del plátano y la aplicación de los procedimientos correctos en la 
elaboración de papel es posible obtener una lámina de papel, con características favorables 
para su comercialización. 
4.2.3. Extraíbles 
 La estructura básica del papel es un entramado de componentes celulósicos y no 
celulósicos dentro de los cuales se encuentran las sustancias extraíbles como los ácidos 
grasos, terpenos, fenoles, resinas, hidrocarburos alifáticos y aromáticos, alcoholes, fenoles, 
aldehídos, cetonas, ácidos alifáticos, ceras, glicéridos y compuestos nitrogenados (Cataño 
2009; Rodríguez, 2006). 
 Estos compuestos minoritarios presentes en la pared celular de muchos vegetales se 
constituyen como una pequeña fracción de bajo peso molecular del peso total del material 
lignocelulósico de la planta. Normalmente, son solubles en solventes orgánicos y se clasifican 
24 
 
según su solubilidad en compuestos lipofílicos e hidrofílicos (Fonseca, 2006; Prinsen, 2010; 
Rodríguez, 2006). 
 Los extraíbles se caracterizar por presentar una baja degradabilidad lo que le confiere 
protección a la planta contra patógenos, sin embargo, esta misma característica origina 
problemas a la hora del aprovechamiento industrial de la biomasa vegetal. En la industria del 
papel, la presencia de sustancias extraíbles genera problemas a lo largo de la línea de 
producción y en la calidad del producto terminado, ya que al ser compuestos que tienden a 
separarse de las fibras celulósicas producen la formación de depósitos de sustancias de difícil 
manejo, masas aceitosas y espumas duras que interfieren directamente con la operación de las 
máquinas y del sistema de producción en general. Además, los extraíbles generan un producto 
final de baja calidad que suele tener menor resistencia y durabilidad y un aspecto visual 
indeseado, una reducción de los niveles de producción de papel y altos costos de 
mantenimiento y operación de los equipos utilizados. La presencia de estos compuestos en la 
madera oscila entre menos del 1 al 10%, siendo este el rango óptimo de contenido de 
extraíbles que deben tener las materias primas empleadas en la fabricación de papel (Aguilar, 
2004, Babot, 2010; Fonseca, 2006). 
4.2.4. Humedad 
 La humedad de las materias primas que se utilizan para la elaboración del papel es 
determinante a lo largo de toda la línea de producción y en la calidad de los productos finales 
ya que, propiedades como la dureza, durabilidad, estabilidad y resistencia del papel dependen 
directamente de la estructura y la humedad al inicio y al final de su elaboración (Jimeneo y 
López, 2007; Mesurex, 2018). 
 La humedad contenida afecta directamente la disponibilidad de fibra celulósica, tanto en 
fuentes maderables como no maderables que se usan en la elaboración del papel, puesto que a 
25 
 
mayor humedad se genera una menor disponibilidad de celulosa. Según Fonseca (2006) los 
valores óptimos de humedad de la mayoría de las maderas usadas en la elaboración de papel 
generalmente oscilan entre el 6 y 18%. Por esta razón, se espera que las fuentes no 
maderables que se vayan a usar como materias primas para la elaboración de papel no 
sobrepasen el rango óptimo determinado con el fin de obtener un mayor porcentaje de fibra 
antes de iniciar el proceso de fabricación. Además, también se busca disminuir pérdidas 
económicas ocasionadas por la descomposición rápida que ocasionan altos contenidos de 
humedad en los residuos durante el tiempo que transcurre desde la recolección hasta su 
correspondiente tratamiento y procesamiento en la obtención de fibras de celulosa (González 
et al. 2016a). 
 En los procesos de producción, procesamiento y refinamiento del papel, el control de este 
parámetro es determinante para garantizar la calidad del producto final ya que los niveles de 
humedad varían de acuerdo a la fase de producción en la que se encuentra el papel. 
Inicialmente, en el proceso de fabricación se elimina completamente la humedad de las fibras 
para ser tratadas y procesadas posteriormente con el fin obtener una lámina de papel 
consistente. Finalizado el proceso de fabricación, las láminas de papel se cortan en pliegos, se 
apilan, se comprimen, se embalan y se empaquetan en resmas para su almacenamiento y 
transporte. En esta etapa resulta esencial controlar la pérdida de humedad, debido a que, un 
nivel de humedad por debajo del requerido por cada tipo de papel según el fin para el cual se 
elabora hace que el papel se encoja, se curve, se vuelva más rígido, menos flexible y pierda 
estabilidadocasionando problemas durante los procesos de corte y enrollado y se pierda la 
calidad del producto final (Teschke y Demers 1998). 
 
 
26 
 
4.3. Epicarpio de Coffea arabica 
 El café es considerado uno de los productos con mayor importancia a nivel mundial, 
partiendo de que cerca de 80 países de Latinoamérica, Asia y África lo cultivan. Colombia 
está posicionado como el segundo productor mundial de café, convirtiéndose este cultivo en 
el más relevante en el sector agrícola nacional, con un área total sembrada de 948.000 ha. Sin 
embargo, durante el proceso de la producción del café como bebida, tan solo el 9.5% del peso 
del fruto es utilizado para este fin, quedando un 90.5% restante como residuo (Peñaranda et 
al., 2017). 
 El exocarpio o epicarpio del fruto del café es uno de estos subproductos generados de la 
cosecha del café y la capa externa del fruto (Figura 2). Esta capa representa entre el 43.2 y el 
43.58 % del peso del fruto fresco en base húmeda y es el primer producto derivado del 
proceso de recolección del grano que se obtiene durante el proceso de beneficio de la cosecha. 
Este residuo puede ser aprovechado en el cultivo de hongos comestibles y medicinales para la 
producción de abono orgánico o en la producción de bioenergía. Sin embargo, cantidades 
elevadas de lignina, celulosa, hemicelulosa, azúcares y elementos inorgánicos como Na, K y 
P alteran la composición físico química del agua y del suelo con impactos ambientales 
negativos en los recursos naturales (Arcila, Farfán, Moreno, Salazar y Hincapie, 2007; 
Ramírez, 2017; Rodríguez, Sanz, Oliveros y Ramírez, 2015; Rodríguez y Zambrano, 2010). 
 
27 
 
 
Figura 2. Corte transversal de un grano de café y su morfología. 
Tomado de Sanz (2019) 
 Químicamente, el epicarpio del café está compuesto por agua, minerales y sustancias 
orgánicas como carbohidratos, lípidos, proteínas, alcaloides y trigonelina, así como de ácidos 
carboxílicos y fenólicos, y complejos aromáticos. Entre estos, los componentes de gran 
interés para la industria de papel son la celulosa (36,70%), la lignina (17,5%) y las sustancias 
extraíbles de la materia prima, ya que son determinantes en el proceso de fabricación (Arias y 
Meneses 2016; Rodríguez, 2011) 
 En cuanto al contenido de humedad del epicarpio del café oscila entre 11,45 a 13,1% y 
varía de acuerdo a la especie, a las zonas de cultivo, a las condiciones bajo las que se 
almacena y al método para realizar el proceso de secado realizado luego de la cosecha (Barón, 
2014; Manals, Salas y Penedo, 2018). 
 En la industria papelera, las fuentes de fibra más utilizadas se caracterizan por tener 
porcentajes de celulosa superiores al 30% y de lignina inferiores al 34% y un contenido de 
humedad del 8 al 12%. Por eso, el café es considerado como un material lignocelulósico que 
puede ser potencialmente aprovechado en la industria papelera como fuente de fibra (Fonseca, 
2006). 
28 
 
4.4. Pseudotallo de Musa paradisiaca 
 De acuerdo con estadísticas de la Red de Información y Comunicación del sector 
Agropecuario Colombiano (Agronet) (2019) en Colombia, la producción de plátano para el 
año 2013 fue de 3.684.344 toneladas en un área cultivada de 394.072 ha en el país. 
 Esto evidencia que el cultivo del plátano en Colombia, siempre se ha reconocido como un 
sector de gran importancia en la economía del país, de alta dispersión geográfica y de gran 
importancia socioeconómica desde el punto de vista de la seguridad alimentaria y la 
generación de empleo (Espinal, Martínez y Peña, 2005). 
 Así mismo, se sabe que esta actividad, al igual que la producción de café, genera una 
cantidad considerable de residuos debido a que durante la cosecha del plátano solo se 
aprovecha del 20 al 30% de la biomasa total de la planta, quedando un 70 u 80% de ella como 
desecho (Mazzeo, León, Mejía, Guerrero y Botero, 2010; Guarnizo, Martínez, Pinzón, 2012). 
 En la Figura 3 se observa el pseudotallo de la planta del plátano que hace parte de este 
porcentaje de material remanente de la cosecha y que da soporte a las hojas y el racimo 
durante las diversas fases de crecimiento de la planta. Además, representa una fuente 
importante de materiales y fibras lignocelulósicas, característica que sitúa a este residuo como 
fuente alterna a los materiales convencionales usados en la fabricación de papel (Rojas, 
Otazo, Bolarín, Prieto y Román, 2014). 
29 
 
 
Figura 3. Partes de la planta de plátano (Musa paradisiaca). 
Tomado de: Jiménez (2017) 
 Las fibras naturales del pseudotallo del plátano están compuestas básicamente de celulosa, 
hemicelulosa, lignina, pectinas y una cantidad mínima de materia orgánica en forma de 
sustancias extraíbles y componentes inorgánicos como las cenizas. De acuerdo al estudio 
realizado por Subagyo y Chafidz (2018) el pseudotallo del plátano está compuesto por 31,26 a 
69% de celulosa, 5 a 18,6% de lignina, 1,40 a 10,6% de sustancias extraíbles y 9,64 a 20,3% 
de humedad; rangos entre los cuales se clasifican materias primas que son usadas en la 
fabricación del papel como la madera, la paja, el bambú y los residuos de diversas plantas 
lignocelulósicas (Ver Tabla 1). 
 
 
30 
 
Tabla 1. 
Composición química de algunas materias primas usadas en la fabricación del papel 
Material Celulosa (%) Hemicelulosa (%) Lignina (%) 
Maderas Blandas 38-46 23-31 22-34 
Maderas Duras 38-49 20-40 16-30 
Paja 28-42 23-38 12-21 
Bambú 26-43 25-26 20-32 
Hojas tusa de maíz 18-40 11,34-31 14-19 
Tallo de clavel 40-50 25-45 20-25 
Corona piña 11-45 14-50 10-30 
Tallo de rosa 45-50 20-25 20-25 
Cáscara naranja 16,2 13,8 1 
Tallo maíz 50 20 30 
Adaptado de González (2016a) 
 Por otro lado, en un estudio realizado a las plantas de cabuya (Furcraea andina Trel) y 
banano (Musa paradisiaca) desarrollado por Aguilar, Ramírez y Malagón (2007) se 
determinó que el rendimiento en cuanto a la preparación de pulpa de celulosa y obtención de 
papel es superior al 80% tanto en la cabuya como en el banano, es decir, que el plátano posee 
un alto potencial en su uso como materia prima en el proceso de elaboración del papel. 
 De igual manera, Paz (2011) llevó a cabo la evaluación de pulpas de celulosa obtenidas a 
partir del pseudotallo de plátano para la elaboración de papel, evaluación que determinó que 
el pseudotallo del plátano posee un gran potencial en la industria papelera gracias a que posee 
altas cantidades de celulosa (54,86%) y bajas cantidades de lignina (12,23%) en comparación 
con fuentes de maderas convencionales. 
31 
 
5. Metodología 
 La investigación tuvo como objetivo realizar una cuantificación físico-química de los 
residuos del epicarpio del café y del pseudotallo del plátano con el fin de determinar la 
viabilidad técnica de su uso como posibles materias primas en la elaboración de papel. 
 Para el análisis de los resultados obtenidos durante el desarrollo del estudio, las 
determinaciones se realizaron por duplicado bajo las mismas condiciones y se promediaron 
con el fin de obtener datos representativos que permitieran realizar la comparación del 
contenido de humedad, celulosa, lignina y extraíbles de los residuos con los presentes en la 
madera comúnmente utilizada como fuente de fibra primaria y así, evaluar la posibilidad de 
aprovechamiento que tienen los residuos agrícolas estudiados en la elaboración del papel. 
5.1. Toma de muestras de residuos de plátano y café 
 Para el análisis de las propiedades físico-químicas de los residuos del café y del plátano, 
se recolectó una parte de la totalidad de los residuos obtenidos después de la cosecha de los 
frutos de las plantas Coffea arabic y Musa paradisiaca plantadas en la Finca El Naranjo 
ubicada en el Peñón, Cundinamarca. 
 Por cada residuo se recolectaron 1000 g, los cuales se tomaron respectivamente del 
epicarpio de la planta decafé y del pseudotallo del plátano. 
 El epicarpio del café fue recolectado al finalizar el proceso de despulpado, momento en el 
cual presentaba una alta humedad. Además, a la hora de ser recolectados, los residuos 
presentaron un olor dulce, textura suave, superficie lisa y una tonalidad roja brillante 
característica de los frutos maduros recolectados durante las cosechas. 
32 
 
 Los residuos del plátano fueron recolectados de una planta con un tiempo de germinación 
no mayor a un año y medio realizando un corte horizontal de 50 cm de largo a la parte media 
del pseudotallo. Estos residuos presentaban alta cantidad de agua en su interior, característica 
representativa del tallo de este tipo de plantas herbáceas, además de una tonalidad rosada - 
amarilla y varias capas lisas en su interior. 
 Posteriormente, cada residuo recolectado fue sometido a un proceso de lavado con agua de 
la red de acueducto, con el fin de eliminar polvo, musgo y otras impurezas que pudieran 
contener. Luego, se procedió a dejarlos secar a temperatura ambiente (20°C) durante dos 
semanas con el fin de eliminar la mayor cantidad de agua contenida en ellos. Finalmente, se 
almacenaron por separado, a temperatura ambiente de manera hermética en bolsas de 
polietileno para su posterior transporte y análisis físico-químico (Fonseca, 2006; Del Águila 
2009). 
5.2. Tratamiento preliminar de los residuos 
 Previo a los análisis físico químicos cada residuo fue triturado por separado en una 
licuadora, para luego pasarlo a través de un molino automático modelo 4 - E, el cual permitió 
obtener partículas más pequeñas, aproximadamente menores o iguales a 0,425 mm con el fin 
de facilitar su manipulación durante los procesos posteriores. Luego, se tamizó cada residuo 
por separado en un tamiz No. 40 (escala Tyles) y el aserrín obtenido de este proceso se llevó 
de nuevo a un tamiz No. 60 (escala Tyles) para obtener partículas menores o iguales a 0,250 
mm de diámetro las cuales fueron usadas para los análisis posteriores (Bonilla y Moya, 2014; 
Del Águila, 2009; Prado et al., 2012). 
 
 
33 
 
5.3. Análisis físico-químicos 
 Para el análisis físico químico de cada residuo se llevó a cabo la determinación del 
contenido de humedad, extraíbles, lignina y celulosa con el fin de comparar la cantidad de 
estos compuestos (%) con la cantidad de estos mismos presentes en la madera. 
5.3.1. Contenido de humedad 
 El contenido de humedad se analizó con el objetivo de determinar si los residuos son 
viables para ser usados en la elaboración de papel puesto que una alta cantidad de humedad en 
ellos influye en la calidad final del papel disminuyendo su durabilidad, dureza y resistencia 
(Jimeneo y López, 2007). 
 Para determinar el contenido de humedad, se pesó 1g de cada residuo y se colocó en una 
caja de petri marcada respectivamente para llevarlos al horno durante 24h a una temperatura 
de 105 +/- 3°C. Posteriormente, se llevaron a un desecador durante 20 minutos, con el fin de 
eliminar la humedad restante y se procedió a pesar. Este procedimiento se repitió hasta que se 
obtuvo un peso constante y finalmente, el porcentaje de humedad se determinó según la 
ecuación 1 (González, 2005; Leal, Juárez, Terán, 2011). 
𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 (%) = (
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑑𝑢𝑜 ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑜 (𝑔)−𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑑𝑢𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜 (𝑔)
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑑𝑢𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜 (𝑔)
) 𝑥100 (Ecuación 1) 
5.3.2. Determinación y eliminación de extraíbles 
 El análisis de extraíbles se llevó a cabo con el fin de determinar y al mismo tiempo 
eliminar al máximo posible todos los extraíbles presentes en los residuos estudiados, debido a 
que es necesario que las muestras se encuentren libres de estos compuestos para evitar que 
interfieran en las determinaciones posteriores. Además, dentro del proceso de fabricación del 
papel se busca que estos compuestos estén en cantidades bajas, ya que su presencia en el 
34 
 
proceso de fabricación del papel, ocasiona la acumlación de sustancias de difícil manejo que 
disminuye la calidad del producto final generando un papel de menor resistencia, durabilidad 
y de un aspecto visual poco favorable para su comercialización (Aguilar, 2004; Fonseca, 
2006). 
 Para la determinación y eliminación de extraíbles, se llevó a cabo la prueba de extraíbles 
solubles etanol - tolueno, donde por cada residuo, previamente triturado y tamizado, se 
sometieron 7g a un proceso de extracción Soxhlet, en el cual se utilizaron 200 mL de solvente 
etanol: tolueno (1:2 por volumen) como disolvente, durante 4 a 6 horas aproximadamente 
hasta que la solución al interior del extractor se tornó incolora. Posteriormente, el residuo se 
lavó con etanol al 95% y realizó una segunda extracción con etanol al 95% durante 2 a 4 
horas hasta que nuevamente la solución se tornó incolora, esto con el fin de retirar el tolueno 
remanente. Finalmente, el residuo se lavó con 500 mL de agua destilada y se dejó secar a 
temperatura ambiente para luego ser pesado. El contenido de extraíbles se determinó según la 
ecuación 2 (Prado et al. 2012, Bonilla y Moya 2014). 
 𝐸𝑥𝑡𝑟𝑎𝑖𝑏𝑙𝑒𝑠(%) = (
𝑃.𝑅.𝐴.𝐸.−𝑃.𝑅.𝐷.𝐸.
𝑃.𝑅.𝐷.𝐸.
) × 100 (Ecuación 2) 
Donde 
P.R.A.E.: peso residuo antes de la extracción (g) 
P.R.D.E.: peso residuo después de la extracción (g) 
5.3.3. Determinación de lignina 
 La determinación de lignina de cada residuo se llevó a cabo con el fin de determinar la 
viabilidad del uso de los residuos estudiados en la elaboración de papel, partiendo de que los 
resultados obtenidos deben ser bajos, ya que, un contenido alto de este compuesto 
35 
 
representaría costos elevados para su eliminación en los procedimientos de obtención de pasta 
de celulosa y blanqueo a escala industrial. 
 Para la determinación de lignina de cada residuo se pesó 1g de muestra libre de extraíbles, 
el cual se colocó por separado en un beaker de 100mL. Posteriormente, se agregaron 15mL de 
ácido sulfúrico al 72% y se agitó durante 2h en baño de maría a 20°C en una plancha de 
agitación. Luego, se transfirió la solución a un erlenmeyer de 1000 mL que contenía 560 mL 
de agua destilada, dando una solución de ácido al 3%. En seguida, se hirvió a reflujo por 4h 
en un balón con condensador y posteriormente se procedió a decantar la solución hasta dejar 
una diferencia mínima entre las dos fases. A continuación, se filtró la solución obtenida con 
papel filtro Whatman No. 4, previamente tarado. Luego, se lavó cada residuo contenido en el 
filtro con agua caliente y se secó en un horno a una temperatura de 105 +/- 3°C durante 24h, 
seguido a esto se llevaron a un desecador por 20 minutos con el fin de eliminar la humedad 
restante y finalmente se procedió a pesar. Este procedimiento se repitió hasta que se obtuvo 
un peso constante. Por último, se determinó el porcentaje de lignina según la ecuación 3 que 
solo es válida para el uso de 1g de residuo libre de extraíbles (Fonseca, 2006; Leal et al., 
2011; Prado et al., 2012). 
𝐿𝑖𝑔𝑛𝑖𝑛𝑎(%) = (
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑙𝑖𝑔𝑛𝑖𝑛𝑎 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑎 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑑𝑢𝑜 (𝑔)
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑑𝑢𝑜 𝑙𝑖𝑏𝑟𝑒 𝑑𝑒 𝑒𝑥𝑡𝑟𝑎𝑖𝑏𝑙𝑒𝑠 (𝑔)
) × 100 (Ecuación 3) 
5.3.4. Determinación de celulosa 
 El análisis de la celulosa se llevó a cabo con el fin de determinar que el porcentaje de 
celulosa de los residuos estudiados fuera igual o superior al que se encuentra presente en la 
madera, ya que, entre más alto sea el porcentaje, mayor será el contenido de fibra celulósica 
disponible como materia prima para la producción de papel (Fonseca, 2006). 
36 
 
 Para la determinación, por cada muestra libre de extraíbles se pesó 1g de muestra el cual se 
transfirió a un beaker de 100 mL y se agregaron 10 mL de hidróxido de sodio NaOH al 
17,5%, se agitó la solucióny se dejó reposar por 2 min. Luego, se agitó nuevamente y se dejó 
reposar por 3 min. Se agregaron 5 mL de NaOH al 17,5%, se agitó y se dejó reposar por 5 
min. Después se agregaron 5 mL de NaOH al 17,5%, se agitó y pasados 5 minutos se 
agregaron otros 5 mL de NaOH al 17,5%, se agitó y se dejó reposar por 30 minutos en baño 
de maría a 20°C +/- 3°C. Pasado el tiempo de reposo, se agregaron 30 mL de agua destilada, 
se agitó y se dejó reposar nuevamente por 1h. La solución obtenida se filtró al vacío con papel 
filtro Whatman No. 4, previamente tarado, lavando el residuo con una solución preparada de 
33 mL de agua destilada y 25 mL de la solución de NaOH al 17,5% a través de un equipo de 
filtración al vacío. Posteriormente, se lavó nuevamente con 30 mL de agua destilada 
aplicando vacío, se agregaron 15 mL de una solución al 10% de ácido acético y pasados 3 
minutos aproximadamente, se lavó con 50 mL de agua destilada aplicando vacío. Luego, se 
llevó el residuo contenido en una caja petri a un horno a una temperatura de 105 +/- 3°C 
durante 24h y pasado este tiempo se llevó a un desecador durante 20 minutos con el fin 
eliminar la humedad restante y se procedió a pesar. Este procedimiento se repitió hasta que se 
obtuvo un peso constante. Por último, se determinó el porcentaje de celulosa según la 
ecuación 4 (Fonseca, 2006). 
𝐶𝑒𝑙𝑢𝑙𝑜𝑠𝑎 (%) = (
(𝑃.𝑅.− 𝑃.𝐿.)(𝑃.𝐿.𝐸.)
𝑃.𝑇.𝑀.
) × 100 (Ecuación 4) 
Dónde: 
P.R. = Peso bruto del residuo (g) 
P.L. = Peso de lignina en 1g de residuo (g) 
P.L.E. = Peso del residuo libre de extraíbles (g) 
P.T.M. = Peso del residuo antes de la extracción (g) 
37 
 
5.4. Determinación de la viabilidad técnica 
 La viabilidad técnica de los residuos del plátano y del café, se llevó a cabo con el fin de 
determinar la posibilidad de que sean usados efectivamente como materias primas en el 
proceso de obtención celulosa y fabricación del papel de una manera similar a como se realiza 
con la madera, teniendo en cuenta la disponibilidad y calidad de los medios de producción 
necesarios, es decir, materias primas, maquinaria, instalaciones, entre otros; y si no existe 
ningún impedimento técnico durante el proceso de manufactura del papel que genere demoras 
en el proceso de fabricación, el incremento en los costos de producción o dificulte la 
obtención de la materia prima a usar, los procesos de fabricación o la operación de las 
máquinas (Thompson, 2005, Carrión y Berasategi, 2010, y Armas, 2019). 
 Para ello, se llevó a cabo el análisis del sistema de gestión de residuos agrícolas de 
Ugwuishiwu y Nwakaire (2016), el cual busca controlar y utilizar los residuos de la 
producción agrícola con el fin de que minimicen su impacto ambiental reintroduciéndolos 
nuevamente a la línea productiva, a través del análisis de la producción, recolección, 
transferencia, almacenamiento, tratamiento y utilización de los residuos estudiados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
38 
 
6. Resultados y análisis de resultados 
 En la investigación se determinó la composición física y química de los residuos de café y 
plátano con el fin de evaluar su viabilidad para emplearse como materias primas en la 
elaboración de papel, partiendo de la comparación de la humedad y el contenido de celulosa, 
lignina y extraíbles de los residuos con los presentes en la madera que se utiliza como fuente 
de fibra primaria en la industria de papel y del análisis bibliográfico de los componentes del 
sistema de gestión de residuos agrícolas expuesto por Ugwuishiwu y Nwakaire (2016). 
6.1. Determinación físico-química y comparación de los residuos del café y del plátano 
con la madera 
 A continuación, se evidencia la caracterización de las propiedades físicas y químicas 
determinantes en la elaboración de papel de los residuos agrícolas a trabajar y la comparación 
del promedio de los resultados obtenidos con las propiedades de la madera usada 
comúnmente en la fabricación del papel. 
 En la tabla 2 se presentan los resultados obtenidos del análisis físico químico de la 
humedad, celulosa, lignina y sustancias extraíbles de los residuos del café en comparación 
con el contenido de estos mismos en la madera. 
 
 
 
 
 
39 
 
Tabla 2 
Composición físico química de los residuos del café (%) y la madera (%) 
 Humedad 
(%) 
Extraíbles 
(%) 
Lignina 
(%) 
Celulosa 
(%) 
Fuente 
Residuos del 
café 
15,94 14,08 25,30 65,77 Elaboración propia 
Madera 6 - 18 1 - 10 18 - 23 40 - 60 Fonseca, 2006 
 
 Los resultados obtenidos mediante la caracterización física de los residuos del café 
indican que en promedio están compuestos por un 15,94% de humedad y se encuentran entre 
el rango habitual de la madera, contenido similar a los obtenidos por Gouvea et al. (2009) y 
Navya y Pushpa (2013) donde mediante el estudio de la composición de la cáscara de café 
determinaron que su humedad oscila de 13 a 15%. 
 Esto indica que, en cuanto a humedad se refiere, los residuos del café poseen un contenido 
de humedad óptimo para ser usados en la elaboración del papel, ya que entre menor humedad 
tengan las materias primas usadas, los enlaces entre las fibras celulósicas serán más fuertes 
permitiendo obtener un papel de mayor calidad en cuanto a rigidez y flexibilidad (Jimeneo y 
López, 2007). 
 En cuanto al análisis químico, se determinó que el compuesto con menor presencia dentro 
de la composición química de los residuos del café fueron las sustancias extraíbles con un 
promedio de 14,08% de contenido, porcentaje superior al rango óptimo de sustancias 
extraíbles presentes en la madera que se usa normalmente en la fabricación del papel y al 
40 
 
contenido de los mismos encontrados por Aguilar et al (2014) que estudiaron la pulpa de café 
como materia prima para la elaboración de papel mate y obtuvieron un porcentaje de 
extraíbles en etano del 11,51%. Según Fonseca (2006), González (2005) y Meléndez (2013), 
esto se debe a las condiciones climáticas bajo las que estuvieron los residuos, ya que, las 
plantas que se desarrollan en zonas tropicales en donde la temperatura varía entre los 17 a 
21°C, se caracterizan por poseer altos contenidos de sustancias extraíbles que llegan hasta el 
20%. 
 El aumento de las sustancias extraíbles genera un grave problema en las plantas de papel 
debido a su tendencia a separarse de las fibras celulósicas formando depósitos, masas 
aceitosas o espumas duras las cuales interfieren con la operación de las máquinas, tuberías, 
bombas, entre otros; además, suelen dispersarse en la pasta celulósica formando manchas y 
huecos en el papel (Aguilar, 2004). 
 Por otra parte, el contenido de lignina encontrado en los residuos de café (25,30%) fue 
cercano al 23,7% presente en el epicarpio del café obtenido por Bekalo y Reinhardt (2009) y 
al 28,3% obtenido por Ferraz y Silva (2009). 
 Estos resultados permiten determinar que los residuos de café no son óptimos para la 
elaboración de papel blanco y de alta calidad, debido a que, entre mayor sea su contenido de 
lignina, menor será la disponibilidad de fibra de celulosa, ya que al actuar como un 
aglutinante de fibra no permitirá su correcta liberación. Además, al ser la lignina un 
compuesto altamente inestable es afectado por agentes externos como la luz y la oxidación lo 
que genera que el papel se torne opaco, amarillo y se degrade con mayor rapidez (De Lera, 
2011 y Tolva, 2010). 
 Finalmente, se determinó que los residuos de café estudiados presentan 65,77% de 
celulosa, lo que en términos de producción es una ventaja, ya que, al tener un alto contenido 
41 
 
de este compuesto, incluso superior a los rangos óptimos de la madera, generaría una mayor 
disponibilidad y rendimiento lo que aumentaría la producción de papel. Sin embargo, a pesar 
del alto contenido de celulosa presente en los residuos, la elevada concentración de extraíbles 
y ligninatrae consigo la disminución del rendimiento de la pasta de celulosa y la capacidad de 
producción de la planta; y un aumento en los requerimientos de productos químicos para la 
eliminación de estos compuestos. Esto último, a su vez genera una menor preservación de la 
fibra de celulosa lo que conlleva a una menor calidad de la pasta celulósica (Fonseca, 2006 y 
Tolva, 2010). 
 En la tabla 3 se puede evidenciar el resultado de la caracterización físico química de la 
humedad, sustancias extraíbles, lignina y celulosa de los residuos de plátano en comparación 
con los mismos compuestos y propiedades de la madera, con el fin de evaluar la viabilidad de 
los residuos de plátano como un sustituto de las fuentes de fibra maderables en la fabricación 
de papel. 
 Tabla 3 
Composición físico química de los residuos del plátano (%) y la madera (%) 
 Humedad 
(%) 
Extraíbles 
(%) 
Lignina 
(%) 
Celulosa 
(%) 
Fuente 
Residuos del 
plátano 
15,86 23,64 7,89 74,75 Elaboración 
propia 
Madera 6 - 18 1 - 10 18 - 23 40 - 60 Fonseca, 2006 
 
 La caracterización física de los residuos del plátano indica que en promedio tiene un 
contenido de humedad del 15,86%, valor cercano al 11,88% obtenido durante la 
42 
 
determinación de los diversos componentes del pseudotallo del banano realizada por 
Manrique y Rivera (2012). Además, se encuentra entre el rango óptimo de humedad que tiene 
la madera usada frecuentemente en la elaboración del papel, lo que en términos de producción 
está relacionado directamente con la disponibilidad de fibra y la calidad del producto final, ya 
que, entre menor sea el porcentaje de humedad, mayor será el contenido de celulosa 
disponible y al mismo tiempo, las fibras de celulosa no se degradarán a lo largo de su 
manipulación en toda la línea productiva a causa de la humedad (Fonseca 2006). 
 Por otra parte, el contenido de extraíbles (23,64%) obtenido en los residuos de plátano 
difiere notablemente del encontrado por Guarnizo et al. (2012) y Sosa et al. (2011), quienes 
determinaron que el pseudotallo del plátano contiene 6,15% y 9,56% de sustancias extraíbles, 
respectivamente. Esta diferencia puede deberse principalmente a que la cantidad de extraíbles 
presentes en una planta puede estar sujeta a amplias variaciones en función de la genética de 
cada planta de la cual procedieron los residuos y del medio ambiente en el que se encuentran, 
lo cual podría dar contenidos de extraíbles que pueden ir desde el 2% hasta el 50%, como lo 
indica Del Águila (2009) es su estudio. 
 Debido a esto, el resultado de obtener un alto porcentaje de sustancias extraíbles en la 
caracterización química de los residuos del plátano, a nivel industrial se refleja como una 
desventaja, ya que, como lo explica Paz (2008) algunas sustancias extraíbles pueden 
permanecer insolubles ante los químicos y aditivos empleados en la fabricación del papel, 
interfiriendo en las fases de producción y en la calidad del producto final con generación de 
mayores costos de producción por esta razón, la industria papelera busca trabajar con materias 
primas libres de extraíbles al máximo posible. 
 En cuanto a la lignina, se determinó que, en promedio, el contenido en los residuos del 
plátano fue de 7,89%. Este contenido de lignina se debe a que los residuos del plátano 
43 
 
provenían de una planta con un tiempo de germinación no mayor a año y medio, lo cual 
indica que es una planta con un grado de maduración bajo y que como lo indican Fonseca 
(2006) y Meléndez (2013) tiene un bajo contenido de lignina debido a que el contenido de 
este compuesto es directamente proporcional al crecimiento de la planta. Además, según 
Prinsen (2010) y Rodríguez (2006) las plantas herbáceas como el plátano disponen de 
contenidos bajos de lignina que se aproximan al 5%. 
 Estos resultados permiten determinar que el plátano, al poseer un contenido de lignina bajo 
e incluso inferior al que por lo general poseen las materias primas maderables, es una materia 
prima óptima para ser usada en la elaboración de papel ya que su uso reduciría los costos que 
se presentan en el proceso de separación y eliminación de la lignina de las fibras de celulosa, 
aportando a que se obtengan fibras menos rígidas, con mayor flexibilidad y más resistencia y 
un producto final de calidad (Prinsen, 2010). 
 Respecto a la celulosa, el análisis químico determinó que los residuos de plátano 
estudiados tienen un contenido promedio del 74,75%, resultado semejante al determinado por 
Rodríguez (2017) que reporta haber determinado el 64,14% de celulosa en la misma clase de 
residuos del plátano. Esto se debe que normalmente el mayor contenido de celulosa de una 
planta, se concentra en el tallo de la misma, lo que explica el alto porcentaje de celulosa 
encontrado en la muestra del pseudotallo del plátano analizado. A su vez, el uso de estos 
residuos en la fabricación del papel reflejaría mayor disponibilidad de fibra de celulosa y un 
incremento en el rendimiento a lo largo de todo el proceso productivo (González et al., 
2016a). 
 A partir del análisis físico químico de los residuos estudiados en comparación con la 
composición físico química de la madera es posible determinar que los residuos del plátano, 
al poseer un bajo porcentaje de lignina y un alto contenido de celulosa, tienen una ventaja 
44 
 
sobre la madera y los residuos de café, ya que su uso reduciría los costos que se presentan en 
el proceso de separación y eliminación de la lignina de las fibras de celulosa, aportando a que 
se obtengan láminas de papel blanco de mayor calidad, menos rígidas, con mayor flexibilidad 
y más resistencia. 
 En cuanto a los residuos del café, aunque poseen un contenido de celulosa superior al de la 
madera su alto contenido de lignina y extraíbles, en comparación con los porcentajes 
encontrados en la madera y en los residuos del plátano, repercute directamente en la 
productividad industrial y genera que su uso como materia prima se oriente únicamente hacia 
la elaoración de papel periódico y papel Kraft que por sus características presentan 
tonalidades oscuras, menor resistencia y una degradación mucho más rápida. 
6.2. Viabilidad técnica 
 A partir del análisis del sistema de gestión de los residuos de café y plátano fue posible 
realizar la determinación de la viabilidad técnica que tienen estos residuos para su uso como 
materias primas en la fabricación de papel. Y es que, aunque teóricamente cualquier parte de 
una planta puede ser aprovechada para la fabricación de papel gracias a las fibras celulósicas 
que las componen, las materias primas usadas para la fabricación de papel deben cumplir con 
los aspectos técnicos necesarios para obtener un producto de calidad, rentable y que genere el 
menor impacto ambiental posible. De esta manera, la viabilidad técnica de las materias primas 
usadas en la elaboración de papel se determina por la facilidad con que se pueden obtener y 
transformar en pasta de celulosa para la elaboración de papel y por sus propiedades físico-
químicas lo cual determina la calidad del producto final (Lintu, 2015). 
 Para determinar la viabilidad técnica del exocarpio del café y del pseudotallo del plátano se 
llevó a cabo el análisis de los componentes del sistema de gestión de residuos agrícolas de 
Ugwuishiwu y Nwakaire (2016). Este sistema tiene como objetivo evaluar la viabilidad de los 
45 
 
residuos a nivel de producción, recolección, transferencia, almacenamiento, tratamiento y 
utilización de los residuos y así determinar si es posible reincorporarlos en un nuevo ciclo 
productivo. 
 La producción evalúa si la cantidad disponible de residuos generados es suficiente para 
solventar la demanda de materia prima requerida para la producción del bien. La recolección, 
hace referencia a la colecta de los residuos en su punto de origen o disposición,en donde se 
deben tener en cuenta el horario, método, equipos a usar y costos de la recolección, así como 
la localización de los residuos. La transferencia está relacionada con el transporte de los 
residuos del punto de recolección al lugar de transformación y utilización. El almacenamiento 
por su parte tiene que ver con la contención o retención temporal de los residuos con el fin de 
mantener un suministro constante de la materia prima a la línea de producción. En este 
componente es importante evaluar factores como el periodo de almacenamiento, el volumen 
de residuos a almacenar, el tamaño del lugar predispuesto para el almacenamiento y el 
impacto que puede tener este proceso sobre los residuos a utilizar. Por otra parte, en el 
tratamiento se busca emplear los residuos en actividades que reduzcan su contaminación al 
ambiente y se genere un uso beneficioso de estos ya sea económica, ambiental o socialmente. 
Para ello se lleva a cabo el análisis de diferentes características de los residuos, como las 
físicas y químicas, antes de su uso. Por último, la utilización es el uso final que se le da a los 
residuos, este involucra la reintroducción de los residuos al ciclo productivo mediante su uso 
como materias primas para la fabricación de un bien (Agardy y Nemerow, 2005; Ugwuishiwu 
y Nwakaire, 2016). 
6.2.1. Análisis del sistema de gestión de residuos del café 
 El primer componente del sistema de gestión de residuos que se analizó fue el de 
producción. Para el año 2019, Colombia cerró con un total de 888.000 toneladas de café 
46 
 
producido (Federación Nacional de Cafeteros de Colombia, 2020). Del café producido 
anualmente según Suarez (2012) y Rodríguez (2017) se producen entre 2 y 2.5 millones de 
toneladas de pulpa de café. 
 Entonces, teniendo en cuenta que según Green (2017) para la fabricación de 1 tonelada de 
papel se hace uso de aproximadamente 7.2 toneladas de madera y que en Colombia se 
producen anualmente 1.252.680 toneladas de papel de las cuales el 33% proviene de materias 
primas maderables (ANDI, 2015), es decir 413.384 toneladas, es necesario un total de 
2.976.364 toneladas de madera para la producción anual de papel en Colombia. De acuerdo a 
esto, la producción anual de pulpa de café se acerca a la cantidad de madera usada anualmente 
para la producción de café, es decir, que en cuanto a disponibilidad en cantidad los residuos 
de café son viables para su uso ya que tienen una cantidad importante de producción lo que 
permitiría su implementación en la línea de producción de papel como materia prima ya sea 
mezclada con otro tipo de materias o siendo utilizada individualmente. 
 Por otra parte, se analizaron también las épocas y zonas de cosecha de café en Colombia, 
de esta manera se evidenció que en el territorio nacional el cultivo de café tiene una amplia 
distribución con un total de 914.000 hectáreas cultivadas de café (Suarez, 2012), y que cuenta 
con dos épocas principales de cosecha que se dividen según la zona geográfica de cultivo de 
la siguiente manera: en el primer semestre del año la cosecha de café se da en entre los meses 
de abril y junio en Cundinamarca, Nariño, Cauca, Tolima, Huila, Quindío y Valle. En el 
segundo semestre del año se da entre los meses de septiembre y diciembre en Antioquia, 
Caldas, Risaralda, Valle, Norte de Santander, Boyacá y Huila (Marín y Ospina, 2004). Con 
esto, cabe anotar que el suministro de pulpa de café no es constante durante todo el año lo que 
supondría inconveniente en la adquisición continua de materia prima para la fabricación de 
papel. 
47 
 
 El segundo componente analizado es el de recolección, en este componente los factores 
primordiales a analizar fueron el horario, método, equipos a usar, costos de recolección y 
localización de los residuos. Teniendo en cuenta que los residuos de café están tan 
ampliamente distribuidos a nivel nacional y que existen no solamente grandes productores 
sino también pequeños productores de café (Federación Nacional de Cafeteros de Colombia, 
2017), la recolección de residuos por parte de la industria papelera sería difícil por lo cual se 
tendría que generar un plan de recolección que cuente con el apoyo de los productores de café 
en el cual se establezcan horarios y métodos de recolección de los residuos, además se hace 
necesaria una capacitación a quienes realicen la labor de recolecta en cuanto a la manera 
apropiada de colecta los residuos así como el uso adecuado de los implementos a usar. 
 En cuanto a la transferencia de los residuos, debido a su amplia distribución a nivel 
nacional se generaría un incremento en el costo de transporte de los residuos desde su punto 
de recolección hasta la industria donde se lleva a cabo la fabricación del papel. Además, si no 
se logra realizar una recolecta de un gran volumen de residuos en un solo lugar, el transporte 
de cantidades pequeñas de estos residuos no sería viable. Por último, los residuos de café al 
tener una forma tan poco uniforme hacen necesario un proceso de compactación de los 
residuos con el fin de evitar el uso de espacio innecesario en la transportación (González et 
al., 2016a). 
 El almacenamiento al estar enfocado en proveer de un suministro constante de materia 
prima la línea de producción necesita que durante todo el año se lleve a cabo un 
almacenamiento continuo de los residuos del café y debido a que según Marín y Ospina 
(2004) solo hay dos épocas principales de cosecha de café sería necesario el almacenamiento 
de los residuos por largos periodos de tiempo lo cual podría generar cambios en las 
características físicas y químicas de los residuos afectando su calidad. 
48 
 
 Para el análisis del componente de tratamiento de los residuos, se tuvo en cuenta la 
comparación del contenido de humedad, extraíbles, lignina y celulosa de los residuos de café, 
obtenido de la caracterización físico-química realizada, con el contenido de estos mismos 
componentes presentes en la madera en los que se determinó que el exocarpio del café está 
compuesto por 15,94% de humedad, 14,08% de extraíbles, 25,30% de lignina y 65,77% de 
celulosa. A partir de esta comparación se determinó que los residuos de café presentan 
características físico-químicas similares las fibras de maderas blandas como el pino que según 
Fonseca (2006) están compuestas por 9,56% a 13,04% de humedad, 6 a 12% de extraíbles, 22 
a 34% de lignina y 46 a 59% de celulosa, lo que permitiría el uso de los residuos de café 
como materia prima en la fabricación de papel. 
 Por último, en la utilización de los residuos, se analizaron los posibles procesos de 
producción que se pueden llevan a cabo para la fabricación de papel a partir de los residuos de 
café. Debido al alto contenido de extraíbles y lignina presente en los residuos del café, para 
llevar a cabo la fabricación de papel estos residuos se tienen que almacenar al aire libre por un 
periodo de tiempo mayor al de la madera con el fin de eliminar la mayor parte de los 
extraíbles presentes (Svenska Cellulosa Aktiebolaget, 2010). 
 Este aumento en el periodo de almacenamiento de los residuos de café al aire libre 
generaría demoras para el inicio de los procesos de producción (Armas, 2019). Por otra parte, 
para la obtención de pasta de celulosa el proceso que más conviene llevar a cabo, es el 
proceso químico ya que, en comparación con el proceso mecánico, este elimina una mayor 
cantidad de lignina (Sappi, 2003; Verband Deutscher Papierfabriken, 2016). Sin embargo, 
durante este proceso se presentaría un aumento en el consumo de insumos químicos para la 
eliminación de la lignina debido a su alto contenido presente en los residuos de café. No 
obstante, para la fabricación de papel a partir de estos residuos, también puede llevarse a cabo 
49 
 
la obtención de pasta de celulosa por medio del proceso mecánico del cual se puede obtener 
un