Efecto de la Torrefacción en las Propiedades Fisicoquímicas de la Astilla de Pícea Blanca para la Producción de Biocombustibles
Autores: Onyenwoke, Chukwuka; Tabil, Lope G.; Mupondwa, Edmund; Cree, Duncan; Adapa, Phani
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Energía
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 12
Citaciones: Sin citaciones
El pretratamiento por torrefacción es una forma suave de pirólisis que tiene el potencial de producir una materia prima de alta calidad para la fabricación de biocombustibles que sirve como reemplazo del carbón en la industria de la bioenergía. Se llevó a cabo torrefacción asistida por microondas en aserrín de abeto blanco (WSS) a temperaturas de 200 degreesC, 250 degreesC y 300 degreesC y tiempos de retención de 5 min, 7 min y 9 min en un ambiente inerte. El proceso de torrefacción produce un carbono sólido, comúnmente conocido como biochar, y gases condensables (líquido de torrefacción (TL)) y no condensables. En este estudio, se investigaron las características de torrefacción para observar sus efectos en las propiedades térmicas y fisicoquímicas de los pellets producidos. Durante el proceso de torrefacción, se observó una pérdida de masa significativa asociada con la descomposición de la hemicelulosa. El contenido de hemicelulosa se redujo drásticamente a aproximadamente 1.8% y el contenido de celulosa se redujo en aproximadamente un 10%, mientras que la lignina aumentó aproximadamente un 35% a medida que aumentaba la severidad. Esto llevó a una mejora en el valor calorífico superior (HHV), hidrofobicidad, densidad a granel, densidad de partículas, estabilidad dimensional de los pellets y densidad de los pellets. Sin embargo, la resistencia a la tracción de los pellets disminuyó a medida que aumentaba la severidad de la torrefacción. La resistencia a la tracción de los pellets es un indicador crítico de los pellets de biomasa que expresa la fuerza requerida para aplastar o dañar un pellet. Por lo tanto, para mejorar la resistencia a la tracción de los pellets, fue necesaria la introducción de un aglutinante. Se utilizaron líquido de torrefacción y aserrín como aditivos en diferentes proporciones durante la pelletización. La adición de aglutinantes (líquido de torrefacción y aserrín) a la formulación de pellets aumentó la resistencia a la tracción del WSS torrefaccionado en aproximadamente un 50%. Los grupos OH en la biomasa se descomponen en un grado limitado debido a la deshidratación. Esto obstaculiza la formación de enlaces H, aumentando así las posibilidades de que la biomasa pretratada se vuelva hidrofóbica. Los gráficos de SEM mostraron que los pellets de WSS torrefaccionados demostraron superficies más firmemente pegadas con menos espacios de poros en comparación con los pellets crudos. El análisis termogravimétrico realizado mostró que la torrefacción de WSS redujo ligeramente su estabilidad térmica.
Descripción
El pretratamiento por torrefacción es una forma suave de pirólisis que tiene el potencial de producir una materia prima de alta calidad para la fabricación de biocombustibles que sirve como reemplazo del carbón en la industria de la bioenergía. Se llevó a cabo torrefacción asistida por microondas en aserrín de abeto blanco (WSS) a temperaturas de 200 degreesC, 250 degreesC y 300 degreesC y tiempos de retención de 5 min, 7 min y 9 min en un ambiente inerte. El proceso de torrefacción produce un carbono sólido, comúnmente conocido como biochar, y gases condensables (líquido de torrefacción (TL)) y no condensables. En este estudio, se investigaron las características de torrefacción para observar sus efectos en las propiedades térmicas y fisicoquímicas de los pellets producidos. Durante el proceso de torrefacción, se observó una pérdida de masa significativa asociada con la descomposición de la hemicelulosa. El contenido de hemicelulosa se redujo drásticamente a aproximadamente 1.8% y el contenido de celulosa se redujo en aproximadamente un 10%, mientras que la lignina aumentó aproximadamente un 35% a medida que aumentaba la severidad. Esto llevó a una mejora en el valor calorífico superior (HHV), hidrofobicidad, densidad a granel, densidad de partículas, estabilidad dimensional de los pellets y densidad de los pellets. Sin embargo, la resistencia a la tracción de los pellets disminuyó a medida que aumentaba la severidad de la torrefacción. La resistencia a la tracción de los pellets es un indicador crítico de los pellets de biomasa que expresa la fuerza requerida para aplastar o dañar un pellet. Por lo tanto, para mejorar la resistencia a la tracción de los pellets, fue necesaria la introducción de un aglutinante. Se utilizaron líquido de torrefacción y aserrín como aditivos en diferentes proporciones durante la pelletización. La adición de aglutinantes (líquido de torrefacción y aserrín) a la formulación de pellets aumentó la resistencia a la tracción del WSS torrefaccionado en aproximadamente un 50%. Los grupos OH en la biomasa se descomponen en un grado limitado debido a la deshidratación. Esto obstaculiza la formación de enlaces H, aumentando así las posibilidades de que la biomasa pretratada se vuelva hidrofóbica. Los gráficos de SEM mostraron que los pellets de WSS torrefaccionados demostraron superficies más firmemente pegadas con menos espacios de poros en comparación con los pellets crudos. El análisis termogravimétrico realizado mostró que la torrefacción de WSS redujo ligeramente su estabilidad térmica.