“Caracterización de tars de pirólisis de biomasas residuales” en el XXII Congreso Argentino de Catálisis

Abstract

Actualmente, la generación de energía depende fundamentalmente de combustibles fósiles (carbón, gas natural y petróleo). La disminución de la producción de estos combustibles, el aumento de la conciencia ambiental y el riesgo en la utilización de fuentes alternativas, como la nuclear, hacen que se busquen nuevas fuentes de energía con mayor sostenibilidad, más respetuosas con el medio ambiente y más seguras, como la biomasa, la energía solar y la eólica (Situmorang et al., 2020), siendo la primera la más prometedora debido a su neutralidad en el ciclo del dióxido de carbono, disponibilidad fácil y abundante, amplia distribución, renovabilidad, sostenibilidad y versatilidad. En los últimos años, la utilización de residuos lignocelulósicos urbanos, forestales y agroindustriales (como paja y cáscara de arroz, bagazo de caña y aserrines) para la generación de energía, combustibles y materia prima para la industria química, ha recibido mucha atención ya que este tipo de biomasa no compromete el suministro de alimento (Lim et al., 2012). A partir de biomasa lignocelulósica pueden obtenerse combustibles sólidos, líquidos y gaseosos, así como precursores para la industria química y para diversas aplicaciones, utilizando procesos como la pirólisis y la gasificación. En la pirólisis se generan tres corrientes de productos útiles mediante la degradación térmica de la biomasa en ausencia o con cantidades limitadas de oxígeno: líquidos, denominados “bio-oils”, compuestos por dos fracciones (acuosa y alquitranosa), gaseosos y sólidos (char, compuesto básicamente por carbón y cenizas). La producción y composición de tales corrientes dependen de los parámetros operativos del proceso y de la biomasa materia prima. La pirólisis rápida (con tiempos de contacto de pocos segundos) maximiza gases o líquidos (Mohan et al., 2006): a 425-500ºC se puede alcanzar 75% de líquidos, mientras a 700ºC se maximizan gases. La pirólisis convencional, a 500-600ºC, con tiempos de contacto más prolongados, brinda proporciones similares de gases, líquidos y char. Los bio-oils y sus fracciones encuentran numerosos usos y posibilidades de valorización. Son combustibles potenciales para motores diesel, turbinas y calderas de gas, y materias primas para obtener hidrocarburos en el rango de la gasolina por medio de dos procesos básicos, como hidrodesoxigenación con catalizadores de hidrotratamiento típicos (CoMo sulfurado o NiMo) o craqueo con zeolitas para obtener un producto altamente aromático (Bridgwater, 1996; Huber et al., 2006). Alternativamente, pueden ser convertidos en H2 o gas de síntesis por reformado catalítico con vapor, en el cual las reacciones ocurren a alta temperatura (600-800°C) y altas velocidades espaciales, generalmente con un catalizador a base de Ni (Huber et al., 2006). La fracción alquitranosa de los bio-oils, denominada tar, resulta más apropiada para su aprovechamiento que la acuosa, debido a su notablemente más bajo contenido de agua y su menor acidez. Sin embargo, las opciones de valorización del mismo no han sido exploradas de manera exhaustiva, dada la complejidad de la mezcla, que dificulta mucho su caracterización (Wang et al., 2014). Considerando los numerosos usos potenciales del tar de pirólisis, resulta interesante explorar condiciones de proceso que maximicen su producción, así como comprender los mecanismos mediante los cuales se generan los compuestos que lo componen, y la variación de su composición y propiedades en función de la biomasa materia prima. Asimismo, resulta imprescindible desarrollar metodologías adecuadas para su caracterización, que permitan optimizar procesos de valorización del mismo. Bajo dicho enfoque, en este trabajo se obtuvieron y caracterizaron tars de pirólisis de tres biomasas diferentes (cáscara de arroz y dos virutas de maderas), utilizando diversas técnicas analíticas.