Vol. 31 Núm. 2 (2018): Revista ION
Artículos

Pirólisis de hemicelulosa catalizada por sulfato de zinc y sulfato férrico

Alberto Albis
Facultad de Ingeniería,Universidad del Atlántico, km 7 antigua vía a Puerto Colombia, Puerto Colombia, Colombia.
Juan Osorio
Facultad de Ingeniería,Universidad del Atlántico, km 7 antigua vía a Puerto Colombia, Puerto Colombia, Colombia.
Jennifer Monsalvo
Facultad de Ingeniería,Universidad del Atlántico, km 7 antigua vía a Puerto Colombia, Puerto Colombia, Colombia.
Éver Ortiz
Facultad de Ciencias Básicas,Universidad del Atlántico, km 7 antigua vía a Puerto Colombia, Puerto Colombia, Colombia.
Portada

Publicado 2019-01-16

Palabras clave

  • hemicelulosa,
  • pirólisis,
  • sulfato férrico,
  • sulfato de zinc,
  • catálisis

Cómo citar

Albis, A., Osorio, J., Monsalvo, J., & Ortiz, Éver. (2019). Pirólisis de hemicelulosa catalizada por sulfato de zinc y sulfato férrico. Revista ION, 31(2). https://doi.org/10.18273/revion.v31n2-2018003

Resumen

Recurriendo al uso de la técnica análisis termogravimétrico, se estudió el efecto catalítico del sulfato férrico y el sulfato de zinc sobre la pirólisis de la hemicelulosa. Se presentan termogramas de pirólisis de la hemicelulosa pura y en mezcla con estos catalizadores, en concentración de 3 % en peso, a las velocidades de calentamiento 10, 30 y 100 K/min. Se analizó el efecto de los catalizadores y de la velocidad de calentamiento sobre la forma de los termogramas, la temperatura de pico DTG de los eventos de pérdida de peso y los parámetros cinéticos del proceso. Los resultados fueron ajustados a tres modelos cinéticos diferentes. La presencia de estas sales cambia considerablemente las formas de los termogramas y la temperatura de los picos DTG, con respecto a los correspondientes termogramas de la hemicelulosa pura. Los datos de los tres sistemas fueron bien modelados por el modelo de distribución de energías de activación, DAEM. A partir de la comparación de estos y los respectivos resultados del modelo de descomposición propuesto en la literatura, es posible inferir que los sulfatos objeto de estudio catalizan las reacciones de deshidratación/fragmentación y depolimerización de la hemicelulosa.

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Referencias

[1] Bridgwater T. Biomass for energy. J. Sci. Food Agric. 2006;86(12):1755-68.

[2] Sonobe T, Worasuwannarak N. Kinetic analyses of biomass pyrolysis using the distributed activation energy model. Fuel. 2008;87(3):414-21.

[3] Wang S, Guo X, Wang K, Luo Z. Influence of the interaction of components on the pyrolysis behavior of biomass. J. Anal. Appl. Pyrolysis. 2011;91(1):183-9.

[4] Worasuwannarak N, Sonobe T, Tanthapanichakoon W. Pyrolysis behaviors of rice straw, rice husk, and corncob by TG-MS technique. J. Anal. Appl. Pyrolysis. 2007;78(2):265-71.

[5] Granada E, Eguía P, Comesaña J, Patiño D, Porteiro J, Miguez J. Devolatilization behaviour and pyrolysis kinetic modelling of Spanish biomass fuels. J. Therm. Anal. Calorim. 2013;113(2):569-78.

[6] Gani A, Naruse I. Effect of cellulose and lignin content on pyrolysis and combustion characteristics for several types of biomass. Renew. Energy. 2007;32(4):649-61.

[7] Yang H, Yan R, Chen H, Lee DH ,Zheng C. Characteristics of hemicellulose, cellulose and lignin pyrolysis. Fuel. 2007;86(12):1781-8.

[8] Lv D, Xu M, Liu X, Zhan Z, Li Z, Yao H. Effect of cellulose, lignin, alkali and alkaline earth metallic species on biomass pyrolysis and gasification. Fuel Process. Technol. 2010;91(8):903-9.

[9] Khelfa A, Bensakhria A, Weber J. Investigations into the pyrolytic behaviour of birch wood and its main components: primary degradation mechanisms, additivity and metallic salt effects. J. Anal. Appl. Pyrolysis. 2013;101:111-21.

[10] Zhang H, Xiao R, Jin B, Xiao G, Chen R. Biomass catalytic pyrolysis to produce olefins and aromatics with a physically mixed catalyst. Bioresour. Technol. 2013;140:256-62.

[11] Richards GN, Zheng G. Influence of metal ions and of salts on products from pyrolysis of wood: applications to thermochemical processing of newsprint and biomass. J. Anal. Appl. Pyrolysis. 1991;21(1-2):133-46.

[12] Dobele G, Rossinskaja G, Dizhbite T, Telysheva G, Meier D, Faix O. Application of catalysts for obtaining 1, 6-anhydrosaccharides from cellulose and wood by fast pyrolysis. J. Anal. Appl. Pyrolysis. 2005;74(1):401-05.

[13] Albis A, Ortiz E, Suárez A, Piñeres I. TG/MS study of the thermal devolatization of Copoazú peels (Theobroma grandiflorum). J. Therm. Anal. Calorim. 2014;115(1):275-83.

[14] Martín-Lara M, Blázquez G, Zamora M, Calero M. Kinetic modelling of torrefaction of olive tree pruning. Appl. Therm. Eng. 2017;113:1410-8.

[15] Açıkalın K. Pyrolytic characteristics and kinetics of pistachio shell by thermogravimetric analysis. J. Therm. Anal. Calorim. 2011;109(1):227-35.

[16] Abdelouahed L, Leveneur S, Vernieres-Hassimi L, Balland L, Taouk B. Comparative investigation for the determination of kinetic parameters for biomass pyrolysis by thermogravimetric analysis. J. Therm. Anal. Calorim. 2017:1-13.

[17] Chen N, Ren J, Ye Z, Xu Q, Liu J, Sun S. Kinetics of coffee industrial residue pyrolysis using distributed activation energy model and components separation of bio-oil by sequencing temperature-raising pyrolysis. Bioresour. Technol. 2016;221:534-40.

[18] Cheng Z, Wu W, Ji P, Zhou X, Liu R, Cai J. Applicability of Fraser–Suzuki function in kinetic analysis of DAEM processes and lignocellulosic biomass pyrolysis processes. J. Therm. Anal. Calorim. 2015;119(2):1429-38.

[19] Donskoi E, McElwain D. Optimization of coal pyrolysis modeling. Combustion and Flame. 2000;122(3):359-67.

[20] Janković B. The pyrolysis process of wood biomass samples under isothermal experimental conditions—energy density considerations: application of the distributed apparent activation energy model with a mixture of distribution functions. Cellulose. 2014;21(4):2285-314.

[21] Várhegyi G. Aims and methods in non-isothermal reaction kinetics. J. Anal. Appl. Pyrolysis. 2007;79(1):278-88.

[22] Várhegyi G, Szabó P, Antal MJ. Kinetics of charcoal devolatilization. Energy & fuels. 2002;16(3):724-31.

[23] Collard F-X, Blin J. A review on pyrolysis of biomass constituents: Mechanisms and composition of the products obtained from the conversion of cellulose, hemicelluloses and lignin. Renew. Sustain. Energy Rev. 2014;38:594-608.

[24] Dorez G, Ferry L, Sonnier R, Taguet A, Lopez-Cuesta J-M. Effect of cellulose, hemicellulose and lignin contents on pyrolysis and combustion of natural fibers. J. Anal. Appl. Pyrolysis. 2014;107:323-31.

[25] Zhou X, Li W, Mabon R, Broadbelt LJ. A critical review on hemicellulose pyrolysis. Energy Technology. 2017;5(1):52-79.

[26] Williams PT, Horne PA. The role of metal salts in the pyrolysis of biomass. Renew. Energy. 1994;4(1):1-13.

[27] Jakab E. Analytical techniques as a tool to understand the reaction mechanism. En: Recent advances in thermo-chemical conversion of biomass. EEUU: Elsevier; 2015. p. 75-108.

[28] Saddawi A, Jones J, Williams A, Wojtowicz M. Kinetics of the thermal decomposition of biomass. Energy & fuels. 2009;24(2):1274-82.

[29] Zhang J, Chen T, Wu J, Wu J. Multi-Gaussian-DAEM-reaction model for thermal decompositions of cellulose, hemicellulose and lignin: comparison of N 2 and CO 2 atmosphere. Bioresour. Technol. 2014;166:87-95.

[30] White JE, Catallo WJ, Legendre BL. Biomass pyrolysis kinetics: a comparative critical review with relevant agricultural residue case studies. J. Anal. Appl. Pyrolysis. 2011;91(1):1-33.