Thermo-kinetics of Forest Waste Using Model-Free Methods

Termocinética de residuos forestales utilizando métodos sin modelos

El comportamiento térmico de las agujas de pino (Pinus Roxburghii) se examina mediante una técnica de termogravimetría. Las muestras secas de agujas de pino experimentan descomposición no isotérmica en un rango de temperatura de 308-1173 K. Las velocidades de calentamiento utilizadas para fines experimentales son: 5 ° C min^-1, 10 ° C min^-1 y 15 ° C min^-1. Los parámetros cinéticos de las reacciones de descomposición térmica de las agujas de pino se obtienen mediante los esquemas sin modelo. Los valores estimados de energía de activación y factor de frecuencia derivados del método de Kissinger son 132,77 kJ mol^-1 y 13,15 x10⁷ min^-1, respectivamente. Además, los valores promediados de los mismos parámetros cinéticos obtenidos de los métodos isoconversionales son 82,38 kJ mol^-1 y 74,833 kJ mol^-1, 25,42 x10¹³ min^-1 y 13,449 x10¹⁰ min^-1, respectivamente. En lugar de los esquemas Flynn-Wall- Ozawa (FWO) y Kissinger- Akahira- Sunrose (KAS), los parámetros cinéticos derivados del método Kissinger son relativamente prometedores para el proceso de descomposición térmica, ya que los parámetros cinéticos se ven muy afectados por las etapas intermedias y el solapamiento de la reacción concurrente ocurrida durante la pirólisis.

INTRODUCCIÓN

Los bosques de pino chir (Pinus roxburghii) se encuentran predominantemente entre los 500 y los 2.000 m de la cordillera del Himalaya de la India, Bután y Nepal, por lo que es indispensable identificar sus atributos como nueva fuente alternativa de energía. Uttarakhand, uno de los estados del norte de la India, ha sido el único contribuyente de 2 millones de toneladas de agujas de pino al año a través de 17 divisiones forestales situadas en 12 distritos diferentes[1]. Los amplios residuos forestales están disponibles para la generación de energía, por lo que asumirlos como basura en el suelo del bosque es poco ético y antieconómico. Además, si se utilizan los residuos forestales, éstos pueden reducir la tasa de explotación de los recursos combustibles convencionales: el carbón y la madera. Para la sostenibilidad de nuestro ecosistema, también es beneficioso mantener el equilibrio entre el medio ambiente y las necesidades energéticas. El efecto perjudicial de las agujas de pino se revisa en la literatura [2].

Además de aprovechar los residuos para el uso diario, su utilización como componente de mezcla de las plantas de cocción los convierte en un recurso auxiliar para las industrias energéticas. Para reconocer el potencial oculto de las agujas de pino es necesario realizar algunas pruebas termoquímicas. Una de las transformaciones termoquímicas es la pirólisis, definida como una descomposición térmica de los bimateriales que se produce a una temperatura elevada en ausencia de oxígeno, que induce simultáneamente transformaciones químicas y físicas de fase.