Empleo de catalizadores heterogéneos para el aprovechamiento de biomasa lignocelulósica mediante pirólisis
Se presenta un estudio de la pirólisis de biomasa lignocelulósica para la obtención de biolíquidos. Específicamente se estudia la cáscara de girasol, biomasa abundante en la región de Bahía Blanca. También se estudian: orujo de aceituna, aserrín de pino y cáscara de maní. En el Capítulo 1 se describe el estado del aprovechamiento de biomasa. Se describen los componentes principales de la biomasa y los procesos de aprovechamiento de biomasa para obtener biolíquidos. Se plantean los objetivos de la tesis. En el Capítulo 2 se analiza la composición de las biomasas que se emplearán en el estudio. Se determinan las concentraciones de celulosa, hemicelulosa y lignina, y de metales alcalinos. Se realiza un estudio TGA y se estudia el efecto de pre- tratamientos, como el lavado con ácidos fuertes y con álcali. En el Capítulo 3 se realizan pirólisis en dos reactores diferentes y se cuantifican las tres fases, líquida, sólida y gaseosa. Se estudia mediante cromatografía gaseosa acoplada a espectroscopia de masas, la composición de los biolíquidos obtenidos. Se finaliza con un análisis de la inestabilidad del líquido pirolítico, concluyendo que espontáneamente se forman gomas como una segunda fase sólida. En el Capítulo 4 se detalla la preparación y caracterización de catalizadores heterogéneos que se emplean en las pirólisis: óxido de cerio, óxido de niobio y MCM -41 en su forma silícea pura y con la presencia de Fe y Al. La caracterización se lleva a cabo mediante TPR, sortometría de N2 a 77K, TEM, FTIR, medidas de acidez potenciométricas y TPD de NH3. En el Capítulo 5 se detalla la pirólisis en presencia de los catalizadores. Se evalúan las cantidades relativas de las tres fases, gaseosa, líquida y sólida y la influencia de las limitaciones difusionales de calor y materia que surgen en las condiciones elegidas. Se lleva a cabo un análisis químico de los biolíquidos de las diferentes pirólisis. Se establece una tendencia general entre las características fisicoquímicas de los catalizadores y la composición de los líquidos. La influencia de la acidez de cada catalizador en la composición del líquido es notoria. En el Capítulo 6 se evalúa la posibilidad de realizar tratamientos a los biolíquidos, fundamentalmente para elevar su estabilidad durante el almacenamiento. Se siguen tratamientos para disminuir la acidez, como realizar un contacto del bio-líquido con sólidos alcalinos. Esto redunda en una notable disminución del pH, aunque algunos compuestos del biolíquido quedan retenidos en el sólido. Por otro lado, se siguen tratamientos de hidrogenación sobre los biolíquidos, empleando catalizadores heterogéneos en un reactor batch. El objetivo es disminuir la concentración de algunos compuestos que participan en reacciones no deseadas durante el almacenamiento. Solamente es posible tratar catalíticamente el líquido obtenido durante la pirólisis de la cáscara de girasol previamente lavada con ácido sulfúrico, empleando niobia. En el Capítulo 7 se presentan las conclusiones finales, determinándose que es posible densificar la cáscara de girasol, transformándola en biolíquidos, mediante pirolisis. Sin embargo es inevitable que aparezcan propiedades no deseadas. Dependiendo de la aplicación potencial del bio-líquido deberían seleccionarse las condiciones experimentales para llevar a cabo la pirolisis (pre-tratamiento, catalizador empleado, tratamiento posterior).
Ingeniería química, Biomasa, Catalizadores, Pirólisis
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