Pirólisis de hemicelulosa catalizada por sulfato de zinc y sulfato férrico

Hemicellulose pyrolysis catalyzed by zinc sulfate and ferric sulfate

Recurriendo al uso de la técnica análisis termogravimétrico, se estudió el efecto catalítico del sulfato férrico y el sulfato de zinc sobre la pirólisis de la hemicelulosa. Se presentan termogramas de pirólisis de la hemicelulosa pura y en mezcla con estos catalizadores, en concentración de 3 % en peso, a las velocidades de calentamiento 10, 30 y 100 K/min. Se analizó el efecto de los catalizadores y de la velocidad de calentamiento sobre la forma de los termogramas, la temperatura de pico DTG de los eventos de pérdida de peso y los parámetros cinéticos del proceso. Los resultados fueron ajustados a tres modelos cinéticos diferentes. La presencia de estas sales cambia considerablemente las formas de los termogramas y la temperatura de los picos DTG, con respecto a los correspondientes termogramas de la hemicelulosa pura. Los datos de los tres sistemas fueron bien modelados por el modelo de distribución de energías de activación, DAEM. A partir de la comparación de estos y los respectivos resultados del modelo de descomposición propuesto en la literatura, es posible inferir que los sulfatos objeto de estudio catalizan las reacciones de deshidratación/fragmentación y depolimerización de la hemicelulosa.

Introducción

Por razones de seguridad energética y por el alto costo económico y ambiental que implica el uso de combustibles fósiles, inmensos esfuerzos financieros, científicos y tecnológicos se han direccionado hacia la búsqueda de fuentes alternativas de energía. En países desarrollados y en vía de desarrollo, las fluctuaciones del precio de los combustibles fósiles y el cambio climático han originado un creciente interés en los biocombustibles. En cuanto al uso de mezclas de combustibles fósiles con biocombustibles, la mayoría de los países están cambiando la legislación de una condición voluntaria a obligatoria, especialmente para el caso del sector transporte. Estas políticas podrían contribuir a reducir el cambio climático y a aumentar la seguridad energética. Un valor agregado de este tipo de legislaciones es la diversificación de la producción agrícola. De esta manera, los biocombustibles generan oportunidades al aumentar el ingreso per cápita rural y posiblemente al permitir el acceso a energía comercial. Por estas razones, el sector académico trabaja intensivamente en la búsqueda de recursos de biomasa y en su procesamiento para lograr mayor eficiencia energética en la mezcla de combustibles fósiles con biocombustibles, y de esta forma disminuir las emisiones de efecto invernadero. Ciertamente, los productos de la pirólisis de biomasa (bio-oil) reemplazan los combustibles líquidos sin aumentar la cantidad de CO₂ cargada a la atmósfera, puesto que la misma cantidad de este gas es capturada en su proceso de crecimiento. Los principales recursos bioenergéticos disponibles para los procesos pirolíticos son madera, cultivos agrícolas, residuos de cosechas y plantaciones forestales, componentes biodegradables de residuos sólidos municipales y residuos sólidos industriales. Los países latinoamericanos tienen un enorme potencial de recursos bioenergéticos, principalmente en los residuos del sector agroindustrial; sin embargo, estos recursos son bastante heterogéneos y escasamente caracterizados. Algunos estudios muestran que efectivamente existe una relación entre la composición de la biomasa y la distribución de los productos de la pirólisis y las propiedades del bio-oil obtenido, por tanto, cada posible materia prima para la pirólisis debe ser sistemáticamente estudiada.