Evaluación del potencial energético de los productos líquidos de pirólisis de residuos agroforestoindustriales del NEA

Abstract

La economía industrial de la región NEA se basa en las actividades agropecuarias y forestales. Los volúmenes de residuos derivados de estas actividades son muy significativos y se presentan como una opción para obtener productos de mayor valor agregado. La pirólisis de estos residuos, es un tratamiento térmico utilizado para la producción de biocombustibles que pueden sustituir a los combustibles fósiles empleados en hornos y calderas del sector, reduciendo la huella de carbono y favoreciendo a su economía circular. En este trabajo se analiza el potencial de cuatro biomasas residuales producidas en la región NEA (cascarilla de arroz, rastrojo de algodón, aserrín de algarrobo y aserrín de quebracho colorado agotado) como materia prima para el proceso de pirólisis. El rendimiento de los productos líquidos se encontró entre 34%p y 51%p y, el de los sólidos entre 29%py 40%p; el tar representó entre el 16%p y el 23%p de los productos líquidos. Se caracterizaron todos los productos obtenidos con la intención de esclarecer posibles usos. La identificación y cuantificación de los componentes de los productos líquidos se realizó por cromatografía gaseosa(GC-FID y GC-MS). También se hizo análisis elemental, determinación del contenido de humedad, pH, densidad y poder calorífico. La composición de los líquidos de pirólisis varió según la biomasa de origen. Debido al alto contenido de agua de los bio-oils (fracción acuosa de los productos líquidos)(entre 77 %p y 88 %p), presentan menor densidad y viscosidad que los tars (fracción oleosa), lo que facilita la atomización en su potencial uso como combustible; sin embargo, no son lo suficientemente estables químicamente, y presentan poderes caloríficos más bajos que los tars y que los combustibles fósiles. En base a estos resultados, es posible demostrar que el tar es el producto de mayor valor agregado y con propiedades energéticas superiores y cercanas a la de los combustibles convencionales.

Industrial economy of the NEA region is based on their agricultural and forestry activities. Lignocellulosic waste volumes from these activities are very significant and are presented as an option to obtain value-added products. The pyrolysis of these wastes is a thermal treatment used to produce biofuels that can replace fossil fuels used in industrial ovens and boilers of the sector, reducing the carbon footprint and favoring its circular economy. In this work, the potential of four residual lignocellulosic biomasses of higher production in the NEA region (rice hulls, cotton stubble, spent carob sawdust and spent quebracho colorado sawdust) as raw material for the pyrolysis process is analyzed. The yield of liquid products was found to be between 34wt.% and 51wt.%, the solid products between 29 wt.% and 40 wt.%; Tar represented between 13wt.% and 23wt.% of liquid products. The two fractions of the pyrolysis liquid were characterized: bio-oil and tar. The identification and quantification of the components were carried out by gas chromatography (GCFID and GC-MS). Elemental analysis, determination of moisture content, pH and density of both fractions were also performed. The composition of the pyrolysis liquid products varied according to the source biomass. Due to the high water content of bio-oils (between 77%p and 88%p) it indicates lower density and viscosity than tars, which facilitates atomization in its potential use like fuel. However, bio-oils are less chemical stable and present a lower higher heating value (HHV) than tars and fossil fuels. Based on these results, it is possible to infer that tar is the product with the highest added value and with superior energy properties close to those of conventional fuels.