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.

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.

Palabras clave: hemicelulosa, pirólisis, sulfato férrico, sulfato de zinc, catálisis

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Citas

[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. 2012;
[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):649-661
[7] Yang H, Yan R, Chen H, Lee DH ,Zheng C.
Characteristics of hemicellulose, cellulose and
lignin pyrolysis. Fuel. 2007;86(12):1781-1788
[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):903-909
[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-
121
[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;140:256-262
[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):133-146
[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):401-405
[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. 2013:1-9
[14] Martín-Lara M, Blázquez G, Zamora M ,Calero
M. Kinetic modelling of torrefaction of olive tree
pruning. Appl. Therm. Eng. 2017;113:1410-
1418
[15] Açıkalın K. Pyrolytic characteristics and kinetics
of pistachio shell by thermogravimetric analysis.
J. Therm. Anal. Calorim. 2011;109(1):227-235
[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;221:534-540
[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):1429-1438
[19] Donskoi E ,McElwain D. Optimization of coal
pyrolysis modeling. Combustion and flame.
2000;122(3):359-367
[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):2285-2314
[21] Várhegyi G. Aims and methods in nonisothermal
reaction kinetics. J. Anal. Appl.
Pyrolysis. 2007;79(1):278-288
[22] Várhegyi G, Szabó P ,Antal MJ. Kinetics of
charcoal devolatilization. Energy & fuels.
2002;16(3):724-731
[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(0):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;107:323-331
[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. 2015;
[28] Saddawi A, Jones J, Williams A ,Wojtowicz
M. Kinetics of the thermal decomposition of
biomass. Energy & fuels. 2009;24(2):1274-
1282
[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
Publicado
2019-01-16