Mejora en el proceso de pirólisis para la producción de bioaceites

Científicos pertenecientes al ARS (Agricultural Research Service), principal agencia interna de investigación del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA), especializado en el desarrollo de procesos para la producción de biocombustibles, han desarrollado una mejora del proceso convencional de pirólisis rápida mediante el reciclado de los gases de salida del proceso.

[Autor: Antonio Berenguer-Instituto IMDEA Energía]

El proceso de la pirolisis rápida es una de las  opciones más interesantes  para la producción de biocombustibles líquidos a partir de biomasa lignocelulósica. Este proceso implica un calentamiento rápido de la biomasa a altas temperaturas y en ausencia de oxígeno. Utilizando este tipo de tecnología se obtienen tres fases de productos: una fase sólida, llamada biochar con alto contenido de carbón, una fase gaseosa y una fase líquida conocida como aceite de pirolisis o bioaceite que se puede utilizar para la producción de gasolina “verde” previo proceso de refinado. Este último proceso es necesario ya que estos bioaceites contienen alto porcentaje de  oxígeno, que provoca inestabilidad y acidez; y presentan un bajo contenido energético.

Si emplean catalizadores durante el proceso de pirolisis es posible disminuir la cantidad de oxígeno y adecuar las características de los bioaceites para su uso como alternativa de los combustibles convencionales; aunque esta modificación supone una complicación adicional del proceso y encarece el mismo.

Foto: Charles Mullen

Durante el año 2013, los científicos Charles Mullen, Akwasi Boateng y Neil Goldberg, pertenecientes al grupo del ARS, desarrollaron un nuevo proceso llamado Pirólisis Reactiva de Gas Residual (TPGR) en el cual se elimina la mayor parte del oxígeno de los bioaceites sin la necesidad de añadir ningún catalizador.

Este nuevo proceso consiste en una mejora de la pirólisis rápida convencional, en el cual el gas producido se recircula y se utiliza como gas de fluidización, remplazando al nitrógeno. Esto implica un cambio en la química de la reacción. Esta mejora produce una reducción de los niveles de oxígeno sin la necesidad de usar catalizadores.

Este grupo realizó un estudio a escala piloto utilizando tres materias primas con características diferentes: semillas aplastadas de Thlaspi arvense roble, y la hierba Panicum virgatum (estas dos últimas se eligieron por su alta composición lignocelulósica).

El bioaceite producido a partir del roble presentó un poder calorífico un 30% superior al obtenido a partir de pirólisis convencional y una relación entre  carbón y oxígeno  4 veces mayor. El contenido de energía del bioaceite a partir de Panicum Virgatum fue también un 30% superior y la proporción carbón/oxígeno fue 1,5 veces inferior. No se produjeron cambios notables en el caso de las semillas aplastadas de Thlaspi arvense.

Los científicos que han realizado esta investigación trabajan en el Centro Regional de Investigación del Este en Wyndmoor, Pensilvania. Estos resultados fueron publicados en la revista científica “Energy and Fuels”. (Fuente: Agricultural Research Service)