Bioaceite obtenido mediante pirólisis de bagazo de caña con clinoptilolita: análisis de su poder calorífico

• Autores: Lorena Santa Taborda, Nancy Montes, Omar D. Gutiérrez-Flórez
• Localización: Producción + Limpia, ISSN-e 1909-0455, Vol. 18, Nº. 1, 2023, págs. 49-63
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Bio-oil obtained by pyrolysis of sugarcane bagasse with clinoptilolite: Analysis of its calorific value
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• Resumen
  • español

    Introducción. En Colombia, donde la generación de bagazo de caña de azúcar (BCA)asciende a 10,86 megatoneladas por año —con un poder calorífico superior (PCS) de 13,0MJ/kg— proponer tecnologías de reciclaje como la pirólisis, representa una oportunidad simultánea de recuperación energética y de mitigación de su impacto ambiental. Objetivo. Evaluar la factibilidad de obtener bioaceite pirolizando BCA con clinoptilolita natural acidificada con ácido sulfúrico, ácido fosfórico y cloruro de amonio. Materiales y métodos. El BCA fue desinfectado con H2O2 2 % v/v durante12 h a 25 °C. La clinoptilolita natural (CLI) fue expuesta a intercambio iónico en H2SO4 0,5M (CLI-AS), H3PO4 0,33 M (CLI-AF) por 24 ha 25 °C, y en NH4Cl 1,0 M (CLI-CA) a reflujo por tres horas. Las pirólisis se realizaron en atmósfera de N2 (60 mlL/min) a 475 °C durante cinco minutos con una carga de zeolita de 5 %p/p. La acidez de cada zeolita se determinó mediante titulación indirecta y los bioaceites se caracterizaron mediante cromatografía gaseosa y espectrometría de masas, calculando su PCS partiendo del contenido de C, H, O y N. Resultados. La acidez de las clinoptilolitas fue de 188 (CLI), 193 (CLI-AS), 191 (CLI-AF) y170 (CLI-CA) molg-1. Los resultados indican que la CLI-AF fue la mejor opción, generando un rendimiento (R) de bioaceite de 65,1 %con un PCS de 20,5 MJ/kg, superando la zeolita sintética ZSM5 (R=46,5 %, PCS=16,8MJ/kg). Conclusiones. La pirólisis de BCA con CLI-AF incrementó (respecto a ZSM5), el rendimiento y PCS del bioaceite.

  • English

    Introduction .

    In Colombia, where the generation of sugarcane bagasse (SCB) amounts to 10.86 MTon/year with a higher heating value (HHV) of 13.0 MJ/ kg, proposing recycling technologies such as pyrolysis represents a simultaneous opportunity for energy recovery and mitigation of its environmental impact.

    Objective.

    To evaluate the feasibility of obtaining bio-oil by pyrolyzing SCB with natural clinoptilolite acidified with sulfuric acid, phosphoric acid and ammonium chloride.

    Materials and Methods . The SCB was disinfected with H 2 O 2 2 vol. % for 12 h at 25 °C. Natural clinoptilolite (CLI) was exposed to ion exchange in H 2 SO 4 0.5 M (CLI-SA), H 3 PO 4 0.33 M (CLI-PA) for 24 h at 25 °C, and in NH 4 Cl 1.0 M (CLI-AC) at reflux for 3 h. Pyrolysis was carried out in N 2 atmosphere (60 mL/min) at 475 °C for 5 min with 5 wt. % zeolite loading. The acidity of each zeolite was determined by indirect titration and the bio-oils were characterized by gas chromatography-mass spectrometry, calculating their HHV from C, H, O and N.

    Results .

    The acidity of the clinoptilolites was 188 (CLI), 193 (CLI-SA), 191 (CLI-PA) and 170 (CLI-AC) molg -1 . The results indicate that CLI-AF was the best option, generating a bio-oil yield (Y) of 65.1 % with a HHV of 20.5 MJ/ kg, surpassing the synthetic zeolite ZSM5 (Y=46.5 %, HHV=16.8 MJ/ kg).

    Conclusions .

    Pyrolysis of SCB with CLI-PA increased (with respect to ZSM5) the yield and HHV of the bio-oil.