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Separación eficiente de los compuestos derivados de polisacáridos y lignina obtenidos mediante pirólisis fraccionada

La pirólisis es un proceso termoquímico que permite tratar residuos orgánicos (basuras urbanas, plásticos, residuos forestales,...) para obtener un producto denominado bio-oil que, una vez  refinado, proporciona productos químicos o combustibles. La pirólisis fraccional de biomasa lignocelulósica, mediante tratamiento térmico por etapas, se ha evaluado como un método de separación in situ de los componentes del bio-oil, el cual podría ser util para extraer compuestos de valor añadido o para facilitar su posterior mejora catalítica.

Como biomasas representativas se utilizaron paja de trigo y astillas de madera de pino. Con base en los resultados obtenidos en los análisis termogravimétricos, TG, en atmósfera inerte, se seleccionaron 350 y 700 ºC, respectivamente, como temperaturas de operación para las etapas de pirólisis fraccionada. En comparación con la pirólisis convencional, el tratamiento térmico fraccionado de ambas biomasas produjo una cierta reducción del rendimiento de bio-oil, pero con propiedades mejoradas debido entre otros factores a su menor contenido de oxígeno. Se observaron grandes diferencias en la composición del bio-oil obtenida en los dos pasos de la pirólisis fraccionada. Los análisis de cromatografía de gases acoplado a espectrometría de masas, GC-MS, revelaron que la mayoría de los compuestos detectados en el bio-oil obtenido a 350 ºC eran productos formados por la descomposición de polisacáridos, como ácidos carboxílicos, furanos, azúcares y oxigenados ligeros. Por el contrario, la fase líquida obtenida durante el tratamiento posterior a 700 ºC fue rica en compuestos aromáticos oxigenados, provenientes de la conversión de lignina. El contenido de especies oligoméricas y pesadas, no detectadas por GC-MS, fue mucho mayor en los bio-oils obtenidos en la etapa de pirólisis fraccionada a alta temperatura, lo que denota que se forman en gran parte a partir de lignina.

Estos resultados evidencian el gran potencial de la pirólisis fraccionada de lignocelulosa para generar corrientes de bio-oil con alta concentración de los componentes derivados de la misma, lo que facilita notablemente su posterior separación o procesamiento y mejora.

(*) Evaluating fractional pyrolysis for bio-oil speciation into holocellulose and lignin derived compounds. Héctor Hernando, Gema Gómez-Pozuelo, Juan Ángel Botas, David P. Serrano. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, Vol. 154, March 2021, Pag. 105019. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S016523702100005X

Más información: Héctor Hernando, Investigador postdoctoral, Unidad de Procesos Termoquímicos, hector.hernando@imdea.org

Distribución de las familias de componentes de bio-oils* entre los dos pasos de pirólisis fraccional, en términos de concentración en materia cuantificada por GC-MS (Ci), tanto para la biomasa de paja de trigo (WS) como para la de pino (350 → 700 ºC). La tabla proporciona los coeficientes de partición de cada familia.

Fecha: 
Martes, Mayo 11, 2021