Identificación de compuestos orgánicos volátiles en la fracción gaseosa de la pirólisis de cáscaras de soja

Abstract

El agotamiento de las materias primas no renovables ha motivado la valorización de la biomasa para la producción de energía. Ciertos residuos agroindustriales, como la cáscara de soja, se someten a un proceso de transformación termoquímica a elevadas temperaturas y atmósfera inerte conocido como pirólisis, obteniendo como subproductos: biocarbón, biolíquido y syngasa . La identificación de los compuestos orgánicos volátiles (COVs) presentes en la fracción gaseosa es crucial para predecir su impacto en la calidad del aire a través del estudio de sus reacciones en fase gaseosa con oxidantes atmosféricos. En este trabajo, los experimentos se realizaron por triplicado a 400, 450, 500, 550 y 600 °C durante 10 minutos con un flujo de 60 ml/min de N2 introduciendo un reactor tubular de vidrio de lecho fijo en un horno. Los gases se capturaron en una cámara colapsable de Tedlar de 5 litros de capacidad para luego capturar y pre-concentrar la muestra a través de la técnica de microextracción en fase sólida (SPME) para finalmente ser desorbida en un GC-MS. De la Figura 1, se observan los grupos de compuestos químicos comunes identificados a cada temperatura: alcanos (heptano y octano), aldehídos ramificados (2-metilbutanal y 3-metilbutanal), heterociclos aromáticos (2- metilfurano y 2,5-dimetilfurano) e hidrocarburos aromáticos (metilbenceno). Los alquenos (hepteno, octeno y 2-octeno) se encontraron a 400 °C y 500 °C, mientras que el alcohol secundario 1-proponel-2-ol a 450 °C únicamente. El grupo químico común que ocupa una mayor proporción de área relativa es el de los hidrocarburos aromáticos, con el metilbenceno como compuesto prioritario, con un porcentaje del 22% a 500 °C. En la Figura 2, se observa el rendimiento de los tres productos de reacción de la pirólisis, donde a 600 °C se obtiene la máxima producción de biolíquido (44%) y de syngas (34%), mientras que a 400 °C la producción de biocarbón es máxima (62%), en detrimento de las otras dos fracciones. Se ha evidenciado anteriormente este comportamiento ante la pirólisis de cáscara de sojab . Se concluye que la pirólisis de este bioresiduo genera una gran diversidad de compuestos químicos, donde la especie identificada como preponderante en todas las temperaturas fue el metilbenceno, hidrocarburo aromático de gran relevancia por su peligro a la salud humana y al ambiente. Por otra parte, el aumento de la temperatura de pirólisis es directamente proporcional a la generación de las fracciones de biolíquido y syngas.