Evaluación del efecto del pretratamiento del rastrojo de piña para la producción de hidrógeno vía reformado en fase acuosa (APR)

• Jimena Jaikel Víquez ^[2] ; Adolfo Ulate Brenes ^[1]
  1. [1] Universidad de Costa Rica

     Universidad de Costa Rica

     Hospital, Costa Rica

     
  2. [2] RIVILab. Heredia. Costa Rica
• Localización: Ingeniería: Revista de la Universidad de Costa Rica, ISSN-e 2215-2652, ISSN 1409-2441, Vol. 31, Nº. 2, 2021, págs. 1-21
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Evaluation of the effect of the treatment with diluted sulfuric acid of the lignocellulosic material of pineapple waste to produce sugars as a substrate in the aqueous phase reforming reaction (APR)
• Enlaces
  • Texto completo
• Resumen
  • español

    La finalidad de este estudio fue evaluar el uso del producto del pretratamiento de material lignocelulósico del rastrojo de piña, para la producción de azúcares, como sustrato en la reacción de reformado en fase acuosa (APR); esto con el fin de producir hidrógeno utilizando un catalizador de níquel soportado en alúmina. El proceso experimental se realizó en tres etapas: la caracterización del rastrojo de piña utilizado (MD2); hidrólisis del restrojo de piña, en donde se trabajó con un diseño estadística factorial 23 para estudiar el efecto de la concentración de ácido sulfúrico diluido (1 %m/m y 3%m/m), temperatura (100 °C y 140 °C) y relación sólido-líquido (1:6 g/mL y 1:9 g/mL). Finalmente, la reacción APR que utilizó 5% de masa de catalizador con respecto a la masa de glucosa, una temperatura de reacción de 473.15 K y un tiempo de 2 horas. Se varió el porcentaje de níquel en tres niveles: 5%, 20% y 35 %. La mejor condición experimental de la hidrólisis produjo 1.72gglucosa/100 mL, utilizando 3 %m/m de ácido sulfúrico diluido, 140 °C y una relación sólido a líquido de 1 g a 6 mL. Adicionalmente, se encuentra que la tasa de producción de hidrógeno máxima fue de 221 mmol gcat-1 h-1, existiendo diferencia estadística con el catalizador con 35 % de níquel. Además, se realizaron pruebas de la demanda química de oxígeno (DQO), generando valores tanto para el rastrojo hidrolizado de 3032 mg/L, como de la fase líquida de la reacción APR de 466 mg/L.

  • English

    The main objective of the study was to evaluate the rate of production of hydrogen through aqueous phase reforming (APR), using the product of the hydrolysis of lignocellulosic material of pineapple straw.There were three phases in this project: the characterization of the pineapple straw (MD2), the hydrolysis of the pineapple straw. It was carried out a fractional factorial design, to study the effect of diluted sulfuric acid concentration (1 %m/m y 3%m/m), temperature (100 °C y 140 °C) and solid-liquid ratio (1:6 g/mL y 1:9 g/mL). The third phase was APR reaction, with 5 % mass of catalyst based on the glucose mass. The temperature (473.15 K) and the time of reaction (2 h) were set, and the mass of nickel varied in three levels (5%, 20% y 35 %).The highest concentration of glucose in the hydrolysis (1.72 g/100 mL of dissolution) were found using 3%m/m of diluted sulfuric acid, a temperature of 140 °C and a solid: liquid relation of 1g to 6 mL. The rate of hydrogen production was 221 mmol gcat-1 h-1, in the APR reaction. According to the statistical design, it was observed that 35 % of nickel is significant. Finally, the chemical oxygen demand (COD) of the hydrolyzed pineapple waste and of the liquid phase of the APR was determined obtaining 3032mg/mL and 466 mg/mL, respectively.