Resumen

La conversión hidrotérmica es un procedimiento que emula el proceso natural de conversión de la materia orgánica en un biocrudo con propiedades fisicoquímicas similares a las del petróleo. La transformación artificial de biomasa requiere conocer previamente las rutas de reacción y productos prevalentes. En la conversión de celulosa, el principal componente de la biomasa, se presenta despolimerización por hidrólisis y se obtienen oligosacáridos, los cuales presentan deshidratación y condensación retro-aldol, para transformarse en furfurales y ácidos carboxílicos. Otros componentes de la biomasa como lignina, proteínas y ésteres grasos, presentan rutas de reacción en las que coexisten la hidrólisis y la pirólisis. Dada la presencia de carbohidratos en la biomasa, los principales productos de su conversión hidrotérmica subcrítica y de sus residuos serán análogos a los que presenta la celulosa. Dichas sustancias tienen un valor agregado que supera considerablemente los costos de adquisición de la materia prima. Al representar en un gráfico las relaciones molares O/C, H/C de los principales productos de conversión hidrotérmica de biomasa reportados en la literatura, se evidencia que la trayectoria de evolución para los productos de conversión hacia biocrudos se traslapa con la evolución geológica de los combustibles fósiles.

Introducción

El petróleo actual proviene de la conversión hidrotérmica de residuos de biomasa, especialmente de lípidos (Siskin, 1990b), gomas, ceras (Schobert, 1990) y moléculas isoprenoides (Curry, 1988). La biomasa residual debió protegerse de la oxidación natural al sedimentarse en el fondo de cuerpos de agua (Schobert, 1990) en los cuales predominó un ambiente anóxico (Suárez, 2005) y se transformó en kerógeno por reacciones de descarboxilación y deshidratación (Schobert, 1990; Siskin, 1990b; Rouxhet, 1978). Este proceso se representa como la variación de las relaciones molares H/C y O/C en la Figura 1. El descubrimiento de clorofila y porfirinas de clorofila en las pizarras bituminosas, asfaltos y carbón, evidencian que la biomasa residual que los originaron fue rápidamente protegida de la oxidación y mantenidos en condiciones anaerobias (Landes, 1977); la presencia de las porfirinas indica una conversión de esta biomasa residual hacia combustibles en un intervalo de temperatura entre 333 K y 383 K (Siskin, 1990b).

Un ambiente hidrotérmico es aquel que combina agua en estado líquido y temperaturas elevadas (Mandoki, 1986; Shaw, 1991; Luijkx, 1994), en el que frecuentemente es suficiente la presión endógena del sistema para mantener el agua en fase líquida (Luijkx, 1994; Saleh, 1994). En tales condiciones, el agua actúa simultáneamente como solvente, catalizador y reactante (Kuhlmann, 1994; Katritsky, 1996). La condición hidrotérmica se favorece por el desprendimiento de dióxido de carbono en estado supercrítico, que incrementa la presión del sistema. La evolución hidrotérmica de biomasa (diagénesis) hacia kerógeno (precursor del petróleo) se demostró por pirólisis de crudos inmaduros en medio acuoso (Hoering, 1984; Bakr, 1990; Koopmans, 1998).

• Materias:Residuos Energía térmica Biomasa Biocombustibles
• Subjects:Waste Thermal energy Biomass biofuels
• Palabras claves:Procesos hidrotérmicos; Biomasa; Biocrudo; Residuos; Mecanismos de reacción
• Keywords:Hydrothermal process; Biomass; Biocrude; Waste; Reaction pathway