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Datos Generales
Nombre del
Estudio de la pirólisis con mezclas de residuos del coco y maíz.
Proyecto
Semillero
ENERGÍAS ALTERNATIVAS
Área del
Proyecto
Ingenierías
Subárea del
Ingeniería Mecánica
Proyecto
Tipo de
Proyecto
Proyecto de Investigación
Subtipo de
Proyecto
Investigación en Curso
Grado
Pregrado
Programa
Académico
Ingeniería Mecánica
Email
[email protected]
Teléfono
4232770
Nodo
Bogotá
Integrantes :
[1018464859-BRIAN DANILO CASTRO SUATERNA]
[80163715-JOHN FREDY RODRIGUEZ VELOZA]
Instituciones a las que pertenece :
[8600l3798-UNIVERSIDAD LIBRE]
Datos Específicos del Proyecto
Introducción
La obtención de combustibles a partir de residuos lignocelulosicos es un área de investigación
que actualmente tiene alto desarrollo[1], Aunque estos estudios comienzan a tener
preponderancia en la década de los años 70 del siglo XX con una de las primeras
manifestaciones de crisis energética, sin embargo también se reportan estudios anteriores a estas
décadas [2]. En Colombia investigadores de las Universidades de Antioquia como Farid Chejne
[3] en la Universidad Nacional como Francisco Márquez [4] en la Universidad de los Andes
como Ismael Márquez Lasso [5] y Gerardo Gordillo.
Planteamiento del Problema
Aproximadamente el ochenta por ciento (80%) del consumo mundial de energía está basado en
combustibles de carácter fósil (petróleo, carbón y gas natural) y esto hace que la situación
ambiental actual esté siendo afectada por este consumo. El agotamiento de los recursos
energéticos provenientes de recursos fósiles y la creciente preocupación ambiental, han
despertado un interés en energías renovables proveniente de recursos de fácil disponibilidad. El
principal inconveniente de los residuos agro-industriales es su baja densidad energética [6], lo
que obliga gastos de transporte considerables hasta sus lugares de aprovechamiento, por lo que
se requiere de procesos que involucren la generación de un combustible de mayor densidad
energética y esto se puede lograr mediante proceso de densificación, pirolisis o gasificación. La
idea de este proyecto es obtener combustibles a partir de mezclas de residuos de coco y maíz
mediante el proceso de pirólisis a una temperatura especifica estableciendo el comportamiento
energético de la mezcla en la elaboración de biocombustibles comparado con la de los
materiales residuales por separado a cuatrocientos cincuenta grados Celsius (450 °C).
Objetivo General
Evaluar el proceso de pirolisis con mezclas de residuos del coco y maíz, en un reactor de lecho
fijo.
Objetivo Específicos
Determinar el efecto de la velocidad de calentamiento en el proceso de pirólisis de las mezclas,
evaluando la más adecuada. Establecer la energía de activación del proceso de pirólisis
evaluando las texturas de las mezclas obtenidas. Establecer el efecto de las proporciones de
mezclas en la obtención de biocombustibles, para determinar los puntos óptimos de las mezclas.
Evaluar la obtencion del producto solido de la pirólisis y comparar con resultados similares en
otros estudios reportados en la literatura.
Referente Teórico
La pirólisis consiste en calentar biomasa u otro alimento en ausencia de aire u oxígeno a una
tasa especificada a una temperatura máxima, conocida como la temperatura de la pirolisis y se
mantiene ahí durante un tiempo especificado. La naturaleza de su producto depende de varios
factores, incluyendo la temperatura de la pirolisis y velocidad de calentamiento [6]. La pirólisis
es una descomposición termoquímica de biomasa en una gama de productos útiles, ya sea en la
total ausencia de agentes oxidantes o con un suministro limitado que no permita la gasificación
de forma apreciable. Durante la pirolisis, gran cantidad de complejas moléculas de
hidrocarburos de la biomasa se descomponen en relativamente pequeñas y más simples
moléculas de gas, líquido y residuos carbonosos, la pirólisis tiene semejanzas y algunas
coincidencias con otros procesos como grietas, volatilización, carbonización, destilación seca,
destilación destructiva, y termólisis, pero no tiene ninguna semejanza con el proceso de
gasificación, la cual implica reacciones químicas con un agente externo conocido como medio
de gasificación. La pirólisis de la biomasa se realiza normalmente en un rango de temperatura
relativamente baja de trecientos a seiscientos cincuenta grados Celsius (300 a 650 ° C) en
comparación con ochocientos a mil grados Celsius (800 a 1000 ° C) para la gasificación [7].
Temperatura (450°C) -->biomasa = Char + Tar + gas pobre. La pirólisis se realiza por
convección rápida o radiación de calor a la superficie de una partícula de biomasa y penetración
de calor posterior a la partícula por conducción. Bajo condiciones de pirólisis rápida, el
desarrollo de la temperatura dentro de la partícula y la cinética de reacción intrínseca
correspondiente dominan la distribución de producto y la tasa de descomposición.
Principalmente, la biomasa se descompone en una mezcla de lignina desfragmentada, celulosa
(hemi) y extractivas (si está presente). La intención de pirólisis rápida es evitar que los
productos de descomposición primaria (8) se agrieten térmicamente o en forma catalítica (sobre
char ya formado) a moléculas pequeñas de gas no condensado por otra parte, (9) se harán
combinaciones polimerizadas a char (precursores). Esas condiciones generarían un rendimiento
máximo de vapores condensables que incluyen el calentamiento rápido de biomasa de pequeñas
partículas de alimentación. También, es esencial para crear un tiempo de residencia corto para
los productos primarios, tanto dentro de la partícula de descomposición y en el equipo antes del
condensador. Los desarrolladores de procesos tempranos adoptaron el concepto de la pirólisis
de ?ash en el cual las partículas pequeñas fueron utilizadas para lograr rendimientos altos del
petróleo. Investigaciones muestran (6,7) que la producción de petróleo es mucho menos
dependiente de biomasa con partículas tamaño y vapor de tiempos de residencia que
originalmente han asumido, sin embargo, la composición del aceite es aún sensible a estos
parámetros. La transferencia de calor externo a las partículas de la biomasa puede realizarse
mediante la mezcla de biomasa fría de alimentación corriente intensiva con un exceso de
portador térmico pre-calentado, inerte (por ejemplo, arena caliente) [10]. Los resultados de este
estudio demuestran que el PPC es un robusto proceso de conversión que puede convertir la
biomasa diferente (celulosa, lignina y madera de pino), plástico (LDPE, PP y PS) y sus mezclas
similares, en productos petroquímicos. Cuando la celulosa o pino madera es co-alimentado con
LDPE en PPC, tienen una importante sinergia que aumenta la producción Petroquímica
(especialmente aromática) y disminuye la formación de coque. Esta sinergia ha sido atribuida
principalmente a las reacciones de Diels-Alder de furanos derivados de celulosa con LDPEderivado ole?nas, que producen compuestos aromáticos en presencia de zeolita ZSM-5. Las
reacciones tales como hidrógeno transferidos entre hidrocarburos derivados de plástico y
biomasa oxigenada ayudan a disminuir la formación de coque durante la conversión de zeolita
como catalizador con ineficiencia de hidrogeno. Debido a que la celulosa es generalmente el
componente más dominante (40 ? 50 %peso) de la biomasa lignocelulosicos, la sinergia similar
para la producción de petroquímicos y reducción de coque se espera que ocurra cuando la
biomasa natural y LDPE sean co alimentados en CFP (como se ha demostrado para el cofeed
CFP de madera de pino con LDPE). La alimentación Co LDPE así tiene un gran potencial para
mejorar el rendimiento de PPC de biomasa natural [11]
Metodología
Para llevar acabo los objetivos propuestos del proyecto este se divide en varias etapas, algunas
de ellas de manera secuencial y en otros momentos de manera simultánea. Se trabajará
inicialmente con la caracterización de materias primas mediante diversas técnicas, adecuación
del sistema de reacción, caracterización y cuantificación de los productos obtenidos, esto se
detalla a continuación: - Recolección y caracterización de las materias primas mediante pruebas
de: - FTIR, poder calorífico, análisis próximo y TGA en tres (3) atmosferas oxidantes Dióxido
de Carbono (CO2) y Nitrógeno (N) a diferentes velocidades de calentamiento. - Estudio del
proceso de densificación de las diferentes mezclas fijando la última presión. - Caracterización
del catalizador (área bet, distribución y tamaño de poro). - Adecuación del sistema de reacción.
- Cuantificación de la pérdida de peso por pirólisis. - Análisis del residuo carbonoso (FTIR,
poder calorífico, SEN, cuantificación de los alquitranes).
Resultados
TGA de la cascara de coco utilizando N2, TGA de la caña de maíz utilizando N2, Análisis
fisicoquímico, análisis elemental.
Conclusiones
N/A
Bibliografía
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