Utilization of by-products from the tequila industry: Part 10. Characterization of different decomposition stages of Agave tequilana Webber bagasse using FTIR spectroscopy, thermogravimetric analysis and scanning electron microscopy Translated title: Utilización de subproductos de la industria tequilera: Parte 10. Caracterización de diferentes etapas de descomposición del bagazo de Agave tequilana Webber usando espectroscopía FTIR, análisis termogravimétrico y microscopía electrónica de barrido

Abstract

Composting evolution of two different agave bagasse provided by two tequila factories was monitored at 0, 28, 56, 84, 112 and 126 days using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetric analysis (TGA) and scanning electron microscopy (SEM) to assess their degree of decomposition. Stages of decomposition were assessed using their IR spectral pattern since the characteristic bands undergo changes during the biological treatment of the agave bagasse. Additionally, the samples were analyzed using the temperature range from 40 to 600 ºC in nitrogen atmosphere in order to assess the changes. Agave bagasses (without composting) had the higher mass loss percentage in TGA and these losses diminished as the composting process progressed. The DTG curves showed two peaks which can be attributed to the degradation of the hemicelluloses and cellulose. Scanning electronic microscope observations showed significant changes in the structure of the vascular bundle in agave bagasse samples after 126 days of composting and massive fungal invasion that led to the cracking of the fiber. Weakening the structure of the vascular bundles of the agave bagasse by composting can improve water retention capacity of bagasse that is to be used as a substrate for greenhouse vegetable production.

Translated abstract

En este trabajo se estudió la evolución durante el compostaje de diferentes bagazos de agave proveniente de dos fabricas de tequila, al tomar muestras los días 0, 28, 56, 84, 112 y 126, para valorar su grado de descomposición mediante espectroscopía infrarroja de transformadas de Fourier, análisis termogravimétrico (TGV) y microscopía electrónica de barrido. Los estados de descomposición fueron valorados teniendo como referencia el espectro patrón en infrarrojo ya que las bandas características del bagazo de agave presentaron cambios durante el tratamiento biológico. Adicionalmente las muestras fueron sometidas al análisis termogravimétrico de 40 a 600 ºC en atmósfera de nitrógeno para valorar los cambios de descomposición por temperatura. Las muestras de bagazo de agave sin compostaje tuvieron en el análisis TGV el porcentaje más alto de pérdida de masa, pérdidas que fueron disminuyendo conforme avanzó el proceso de compostaje. Las curvas derivadas del análisis TGV mostraron dos picos que se atribuyeron a la degradación de la hemicelulosa y celulosa. Observaciones en el microscopio electrónico de barrido, mostraron cambios significativos en la estructura del haz vascular en las muestras de bagazo de agave después de 126 días de compostaje y la invasión masiva de hongos que llevó a desquebrajamiento de la fibra. Debilitando la estructura del haz vascular del bagazo de agave mediante el compostaje puede mejorar la capacidad de retención de agua del bagazo, para ser utilizado como sustrato en la producción de hortalizas en invernadero.