Vol. 16 Núm. 2 (2017): Revista UIS Ingenierías
Artículos

Análisis cinético de la descomposición térmica de biomasas aplicando un esquema de reacciones paralelas independientes

Yesid Javier Rueda Ordóñez
Universidad Industrial de Santander
Biografía
Katia K. Tannous
Universidade Estadual de Campinas

Publicado 2017-05-17

Palabras clave

  • pirólisis,
  • Bagazo de caña,
  • Combustión,
  • Cinética de reacciones,
  • Termogravimetría

Cómo citar

Rueda Ordóñez, Y. J., & K. Tannous, K. (2017). Análisis cinético de la descomposición térmica de biomasas aplicando un esquema de reacciones paralelas independientes. Revista UIS Ingenierías, 16(2), 119–128. https://doi.org/10.18273/revuin.v16n2-2017011

Resumen

El objetivo de este trabajo fue el análisis cinético de la descomposición térmica de cuatro biomasas lignocelulosicas procedentes de Brasil: madera de caixeta (Tabebuia cassinoides Lam.), cascarilla de arroz (Oryza sativa L.), bagazo y residuo de corte de la caña de azúcar (Saccharum officinarum L.). Los experimentos de descomposición térmica fueron llevados a cabo en un analizador termogravimétrico, utilizando tasas de calentamiento de 10 °C/min. El análisis cinético de la descomposición térmica de las biomasas fue realizado aplicando un esquema de tres reacciones paralelas independientes. Los resultados mostraron que el modelo se ajustó muy bien a los datos experimentales, y las energías de activación estuvieron entre 118-130 kJ/kmol, 200-215 kJ/kmol, y 100-150 kJ/kmol, para las reacciones modeladas de la hemicelulosa, celulosa, y lignina, respectivamente. También, fueron determinadas correlaciones entre el logaritmo del factor pre-exponencial y la energía de activación para cada reacción evaluada, y probadas con cada una de las biomasas analizadas. Finalmente, fue concluido que las correlaciones obtenidas pueden ser utilizadas para la obtención de los parámetros cinéticos de la descomposición térmica de diversas biomasas, contribuyendo con el proceso de modelado a través de la reducción del tiempo que se invierte en el proceso iterativo.

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Referencias

  1. Y.J. Rueda-Ordóñez, E. Olivares-Gómez, K. Tannous, “Thermogravimetric study and kinetic analysis of sugarcane straw”, 22nd International Congress of Mechanical Engineering, Natal, Brasil, 2013.
  2. A. Anca-Couce, A. Berger, N. Zobel, “How to determine consistent biomass pyrolysis kinetics in a parallel reaction scheme”, Fuel, vol. 123, no. 3, pp. 230-240, May, 2014.
  3. J.J.M. Órfão, F.J.A. Antunes, J.L. Figueiredo, “Pyrolysis kinetics of lignocellulosic materials - three independent reaction model”, Fuel, vol. 78, no. 3, pp. 349-358, Feb, 1999.
  4. F.X. Collard, J.A. Blin, “Review on pyrolysis of biomass constituents: Mechanism and composition of the products obtained from the conversion of cellulose, hemicellulose and lignin”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 38, no. 8, pp. 594-608, Oct, 2014.
  5. R.A. Naranjo, J.A. Conesa, E.F. Pedretti, O.R. Romero, “Kinetic analysis: Simultaneous modelling of pyrolysis and combustion processes of dichrostachys cinerea”, Biomass & Bioenergy, vol. 36, no. 1, pp. 170-175, Ene, 2011.
  6. S. Hu, A. Jess, M. Xu, “Kinetic study of Chinese biomass slow pyrolysis: comparison of different kinetic models”, Fuel, vol. 86, no. 17-18, pp. 2778-2788, Dic, 2007.
  7. T.S. Lira, K.G. Santos, V.V. Murata, M. Gianesella, M.A.S. Barrozo, “The use of nonlinearity measures in the estimation of kinetic parameters of sugarcane bagasse pyrolysis”, Chemical Engineering & Technology, vol. 33, no. 10, pp. 1699-1705, May, 2010.
  8. C. Branca, A. Albano, C. Di Blasi, “Critical evaluation of global mechanisms of wood devolatilization”, Thermochimica Acta, vol. 429, no. 2, pp. 133-141, May, 2005.
  9. J.A. Caballero, J.A. Conesa, R. Font, A. Marcilla, “Pyrolysis kinetics of almond shells and olive stones considering their organic fractions”, Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, vol. 42, no. 2, pp. 159-175, Jul, 1997.
  10. M.G. Grønli, G. Várhegyi, C. Di Blasi, “Thermogravimetric analysis and devolatilization kinetics of wood”, Industrial Engineering Chemistry Research, vol. 41, no. 17,pp. 4201-4208, Ago, 2002.
  11. J.J. Manyà, E. Velo, L. Puigjaner, “Kinetics of biomass pyrolysis: a reformulated three-parallel-reactions model”, Industrial & Engineering Chemistry Research, vol. 42, no. 3, pp. 434-441, Feb, 2003.
  12. K.G. Santos, F.S. Lobato, T.S. Lira, V.V. Murata, M.A.S. Barrozo, “Sensitivity analysis applied to independent parallel reaction model for pyrolysis of bagasse”, Chemical Engineering Research and Design, vol. 90, no. 11, pp. 1989-1996, Nov, 2012.
  13. L. Sun, J.Y. Chen, I.I. Negulescu, M.A. Moore, B.J. Collier, “Kinetics modeling of dynamic pyrolysis of bagasse fibres”, Bioresource Technology, vol. 102, no. 2, pp. 1951-1958, Ene, 2011.
  14. H. Teng, Y. Wei, “Thermogravimetric studies on the kinetics of rice hull pyrolysis and the influence of water treatment”, Industrial & Engineering Chemistry Research, vol. 37, no. 10, pp. 3806-3811, Oct, 1998.
  15. F.O.M. Farias, K. Tannous, “Avaliação do potencial energético de biomassas vegetais”, Revista Universidade Rural - Série ciências exatas e da terra, vol. 27, pp. 97-109, 2012.
  16. Y. Su, Y. Luo, W. Wu, Y. Zhang, S. Zhao, “Characteristics of pine wood oxidative pyrolysis: Degradation behavior, carbon oxide production and heat properties”, Journal of Analytical Applied Pyrolysis, vol. 98, no. 1, pp. 137-143, Nov, 2012.
  17. C, Di Blasi, “Modeling chemical and physical processes of wood and biomass pyrolysis”, Progress in Energy and Combustion Science, vol. 34, no. 1, pp. 47-90, Feb, 2008