Análisis termogravimétrico y cinético de la producción de electricidad a partir de la gasificación y pirólisis de bagazo de caña de azúcar

Se ha obtenido la recuperación de energía de la biomasa y su utilización como combustibles y productos químicos, interés en los últimos años. La producción de gas de síntesis a partir del pirólisis y la gasificación de la caña de azúcar es investigada Los estudios de pirólisis del bagazo de caña de azúcar se realizan mediante termogravimetría (TG) a diferentes velocidades de calentamiento (10, 20, 40, 100, 250 K / min). Se utiliza una espectrometría de masas (MS) junto con TG para detectar los gases evolucionados. El efecto de la velocidad de calentamiento de pirólisis sobre el rendimiento del carbón y se examinan los gases evolucionados. El carbón resultante se gasifica en ambiente de vapor en condiciones isotérmicas y condiciones no isotérmicas. Los resultados muestran que el proceso de pirólisis y la carbonización de la caña de azúcar y el proceso de liberación de gas (H2, H2O, CO, CO2 e hidrocarburos) están influenciados por la velocidad de calentamiento. La cinética de gasificación de carbón se estima usando poros volumétricos, de grano y aleatorios, modelos bajo condiciones isotérmicas. Del mismo modo, pirólisis y gasificación de bagazo de caña de azúcar, la cinética en condiciones no isotérmicas en ambientes de vapor y aire se estima utilizando Friedman, Métodos KAS (Kissinger-Akahira-Sunose) y FWO (Flynn-Wall-Ozawa) para toda la masa, niveles de conversión La energía de activación de la gasificación de vapor es más del doble cuando se compara al proceso de gasificación del aire (combustión parcial) mientras se utilizan los métodos FWO y KAS. En total estos resultados contribuyen a una mejor comprensión de la pirólisis y gasificación del bagazo de la caña de azúcar las características para el modelado de procesos del gasificador

Aplicación del biocarbón de caña de azúcar (Saccharum officinarum) en el tratamiento de aguas contaminadas con nitratos: Revisión Sistemática.

El principal objetivo de esta revisión fue describir la aplicación de biocarbón de Saccharum officinarum (caña de azúcar) en el tratamiento de aguas contaminadas con nitratos. El cual para su cumplimiento construye los siguientes objetivos específicos: Identificar las metodologías de producción de biochar y sus efectos sobre la adsorción de nitratos, describir las características de sorción del biocarbón, diferenciar los beneficios y desventajas del biochar de caña de azúcar en el tratamiento de aguas contaminadas por nitratos. La búsqueda en las bases de datos obtuvo 169 estudios, sin embargo, luego de aplicar los criterios de inclusión y exclusión, resultaron 43 artículos relevantes, de los cuales el 34.88% cumplieron con los tres objetivos de investigación. El tratamiento de aguas contaminadas por nitratos mediante la aplicación de biocarbón de caña de azúcar es una estrategia de bajo costo, pues su producción reduce los desechos de la agricultura y su empleo no requiere energías elevadas. Sin embargo, la diversidad de metodologías de pirólisis genera que el biocarbón no conserve el mismo efecto en todas las condiciones de los sistemas contaminados. Se recomienda desarrollar investigaciones sobre el manejo y la disposición final del material adsorbente luego de su aplicación para la remoción de nitratos

Determinación de la calidad energética y la composición del gas de síntesis producido con biocombustibles. Parte II: Combustibles Sólidos, Bagazo de caña de azúcar

La termo-conversión de biomasa sólida se ha convertido en una de las rutas con mayor potencial para la reutilización de dicho recurso en la producción sostenible de energía. Este hecho toma notable importancia para los paises en vías de desarrollo. En el presente artículo se desarrolla la modelación termodinámica de la gasificación del bagazo de caña de azúcar. Los modelos se validan con datos experimentales obtenidos a escala piloto para dos fuentes de biomasa: cáscara de arroz y bagazo. La planta piloto de gasificación en lecho fluidizado está situada en el Departamento de Energía de la Universidad de Campinas(UNICAMP). De manera subsiguiente a la validación de los modelos se desarrolla un estudio paramétrico para evaluar el efecto de la relación aire/combustible (0,28-0,34) y la temperatura del aire sobre la potencia del gasificador, la composición del gas de síntesis, el LHV y el HHV. El exceso de aire se calcula para reducir la formación de alquitran y mantener un nivel adecuado de CH 4 e H2 en los gases de gasificación

Estudio exploratorio del proceso de co-combustión de carbón y biomasa mediante análisis termogravimétrico para su aprovechamiento en la generación de calor

El análisis termogravimétrico en atmósfera oxidante permitió describir de manera sistemática el comportamiento de la co-combustión de carbón bituminoso y bagazo de caña de azúcar encontrando que la adición del bagazo (residuo renovable) mejora la ignición del carbón, con lo cual contribuye a la disminución de costos relacionados con el proceso de generación de calor. En el perfil de combustión se definieron cuatro regiones: secado, adsorción de oxígeno, desvolatilización/pirólisis y carbonización. Se determinaron los parámetros cinéticos para la combustión por medio del método de Coats-Redfern y Friedman. Las condiciones de reacción optimizadas para la combustión encontradas a través de la superficie de respuesta fueron: velocidad de calentamiento (14°C/min), concentración de oxígeno en la atmósfera reactiva (22 %O2/88 %N2) y tamaño de partícula 75μm. Adicionalmente, se encontró que el contenido de bagazo no influye sobre los parámetros característicos de la combustión.Abstract: Thermogravimetric analysis allowed to describe in a systematic way the behavior of co- combustion of coal and bagasse. It was found that the addition of sugar cane bagasse (renewable waste) improves the ignition of coal, which contributes to the reduction o f costs related to the process of heat generation. In the combustion profile four regions were defined: drying, oxygen adsorption, devolatilization/pyrolysis and carbonization. The kinetic parameters for the combustion were determined by the method Coats - R edfern and Friedman. The optimized combustion reaction conditions found across the response s urface were: heating rate (14 ° C/min), concentration of oxygen in the reactive atmosphere (22% O 2 /88% N 2 ) and particle size 75μm. Additionally, it was found that t he sugar cane bagasse content does not influence the parameters characteristic of the combustion.Maestrí

Evaluación del rendimiento energético del bagazo de caña de un ingenio azucarero vs su aprovechamiento mediante gasificación

Humans have developed a dependency on fossil fuels since the industrial revolution (18th century); from this fact a current need arises whose tendency is to develop energy generation systems based on the use of renewable energy. Biomass is a resource that is widely available around the world, which is why the objective has been to implement technologies or processes, so that this abundant resource can be used. This is how gasification has become a leading process in this regard. A common type of biomass in Panama is sugarcane bagasse, which is nothing more than the residue that remains as a product once the sugar cane juicehas been extracted. The objective of this research is to make an evaluation of the energy performance of the sugarcane bagasse used in the sugar mills of Panama, as it is currently used for combustion and energy generation, so that we can compare them with the energy performance that it would present when the sugarcane bagasse is gasified, to determine which process is the most efficient for the production of electrical energy. To carry out this idea, it is planned to take as a sample at least two sugar mills in our country, since the properties of cane bagasse could vary from one mill to another, depending on the variety of the cane. Once the energy performance comparison has been made, the mills can be recommended for the relevant technology changes to improve their operation.El hombre ha desarrollado una dependencia hacia los combustibles fósiles desde la revolución industrial (siglo XVIII); de este hecho surge una necesidad actual cuya tendencia es desarrollar sistemas de generación de energía con fundamento en la utilización de energías renovables. La biomasa es un recurso que presenta una gran disponibilidad alrededor de todo el mundo, es por esto que se ha tenido el objetivo de implementar tecnologías o procesos, de tal manera que se pueda aprovechar este recurso tan abundante. Es así como la gasificación se ha ido convirtiendo en un proceso líder en este aspecto. Un tipo de biomasa común en Panamá es el bagazo de caña, que no es más que el residuo que queda como producto una vez se ha extraído el jugo de la caña de azúcar. El objetivo de esta investigación es hacer una evaluación del rendimiento energético del bagazo de caña utilizado en los ingenios azucareros de Panamá, tal y como se usa actualmente para la combustión y generación de energía, de tal modo que podamos compararlos con el rendimiento energético que presentaría cuando el bagazo de caña sea gasificado, para determinar cuál proceso es el más eficiente para la producción de energía eléctrica. Para llevar a cabo esta idea se planea tomar como muestra por lo menos dos ingenios azucareros en nuestro país, ya que las propiedades del bagazo de caña podrían variar de un ingenio a otro, según la variedad de la caña. Una vez hecha la comparación de rendimiento energético se podrá recomendar a los ingenios los cambios de tecnología pertinentes para mejorar su operación

“Evaluación de la pirólisis de algunos residuos agroindustriales problemáticos y plásticos”

Proyecto de Investigación. Consejo Nacional de Rectores; Instituto Tecnológico de Costa Rica; Universidad Nacional de Costa Rica, 2011Se evaluó la pirólisis de algunos desechos agroindustriales y plásticos a una escala demostrativa y de investigación, como una opción factible y ventajosa para el mejor manejo de los desechos y la obtención de biocombustibles, abonos y sustancias químicas verdes. Se diseñaron 3 pirolizadores para biomasa y uno para plásticos, de los cuales se lograron construir 2 para biomasa en el ITCR. Uno de ellos utilizó como fuente de calor un baño de sal fundida (570°C), teniendo un reservorio capacidad fija de 8 g por evento cuyo proceso de pirólisis tomó cerca de 50 segundos por evento. Con este pirolizador se logró obtener pirolizados de policarbonato, de bagazo de caña y de RAC de piña. El otro pirolizador tiene capacidad para cerca de 1 g / min, es del tipo de caída libre y permite modificar la temperatura de pirólisis, el tipo de gas de arrastre, y tiene una etapa de filtración caliente en la que se puede introducir catalizadores. Este pirolizador fue terminando en el presente año (2011), por lo que este informe únicamente presenta resultados de pirólisis en el pirolizador experimental de capacidad fija. Ambos fueron construidos en su totalidad en el ITCR. De la pirólisis de policarbonato se obtuvo 75% de líquido y 11% de sólido, y el aceite obtenido tuvo baja viscosidad y se mantuvo estable por algunas semanas, pero finalmente se separó en varias fases. Del bagazo se obtuvo 45% de líquido, 17% de sólido, y el aceite se separó inmediatamente en 2 fases, una muy oscura y viscosa, la otra incolora y poco viscosa, con alto contenido de agua. Del RAC de piña se obtuvo 38% de líquido, 30% de sólido, y el aceite fue similar al del bagazo. Se realizaron algunas pruebas químicas en las muestras además para caracterizarlas parcialmente. No se obtuvieron resultados de pirólisis para los plásticos identificados por el equipo de la UNA como los más relevantes. Este proyecto fue financiado con fondos del sistema (FEES), y tuvo participación de investigador@s del ITCR (coordinación) y de la UNA. Su duración fue de 3 años.Pyrolysis of agroindustrial organic waste and plastic waste were evaluated at laboratory scale for research purpose, as a potentially advantageous alternative treatment for waste that could lead to the production of biofuels, fertilizers and other green utilities. Three pyrolyzers suitable for biomass or plastic samples and one specific plastic pyrolyzer were designed, and 2 were constructed for biomass at ITCR. A lab scale pyrolyzer used a molten salt bath (570ºC); it consisted of a vessel with capacity for 8g biomass; its pirólisis time was 50 seconds each run. This pyrolyzer was used with samples of polycarbonate, sugar cane waste, and pineapple field crop waste. The second pyrolizer has a continuos feeding system of about 1g/min. It is a free fall design which allows changing temperature, as well as the carrier gas. In addition, it has a hot filtration vessel, which allows the introduction of catalytic agents. Both were built at ITCR. Pyrolysis of polycarbonate produced a 75% liquid fraction and 11% of solid (char), the oil had low viscosity and showed good stability for several weeks, but finally separated in two liquid phases. Sugar cane bagasse pyrolysis lead to a 45% liquid fraction and a 17% solid fraction. The biooil consisted in two liquid phases, the lower layer was a dark and viscous oil while the upper layer was clear and less viscous, with a high water content. The pineapple biomass pyrolysis produced a 38% of liquid and 30% of char; the biooil was similar to that from sugar cane. Several tests were run for the oils produced and the biomass samples in order to find main properties. No pyrolysis results were obtained for the most relevant plastics identified by UNA research team. This project was executed in a 3 year period through FEES funding (State Fund for Higher Education) and involved researchers from ITCR (Coordination) and UNA.Instituto Tecnológico de Costa Rica.Escuela de Ingeniería Ambiental. Escuela de Ciencia e Ingeniería de los Materiales. Laboratorio de Servicios Químicos y Microbiológicos CEQIATEC-ITCR. Laboratorio CELEQ-UC

Algunas consideraciones sobre la factibilidad de preparar carbones activados a partir de fuentes renovables tropicales

El aprovechamiento de los recursos biomásicos provenientes de la actividad humana es un aspecto de gran preocupación tanto por científicos como productores, ya que estos alcanzan considerable volúmenes, siendo la mayor parte de estos quemados de forma descontrolada, afectando considerablemente la fertilidad de los suelos. Asimismo, se destinan a la alimentación animal, poseyendo muchos de ellos un escaso valor nutritivo. En este trabajo, se estudia la influencia de diferentes criterios sobre la factibilidad de preparar de carbones activados a partir de precursores renovables tropicales. Se valoró fundamentalmente la posibilidad de prepararlos mediante procesos “físicos” con vapor de agua y “químicos” con ácido fosfórico. Se determinó que tanto para las maderas como para los residuos agroindustriales era más factible el empleo de la activación “química” partiendo de criterios termo-económicos, en cambio para las semillas y cáscaras de frutos la variante más adecuada resultó ser la activación “física” teniendo en cuenta la calidad de los productos preparados a partir de éstos.The optimal use biomass resources from the human activity is a great concern aspect for scientific and producers, because there are considerable volumes of these, being most of these uncontrolled burnt, affecting considerably the fertility of the soils. At the same time, they are dedicated to the animal feeding, having many of them a scarce nutritious value. In this work, the influence of different approaches on the feasibility of preparing activated carbons from tropical renewable precursors is studied. It was evaluated the possibility to prepare them by “physical” processes with steam water and “chemical” ones with phosphoric acid fundamentally. It was determined that for wood and agro-industrial residues was more feasible the use of the “chemical” activation from thermo economical considerations, on the other hand, for seeds and shells of fruits the most appropriate way was “physical” activation keeping in mind the quality and morphology of the prepared products from these.Asociación Argentina de Energías Renovables y Medio Ambiente (ASADES

Kinetic analysis of biomass thermal decomposition applying a scheme of independent parallel reactions

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.The aim of this work was the kinetic analysis of the thermal decomposition of four Brazilian lignocellulosic biomasses: caixeta wood (Tabebuia cassinoides Lam.), rice husk (Oryza sativa L.), sugarcane bagasse and straw (Saccharum officinarum L.). The thermal decomposition experiments were carried out in a thermogravimetric analyzer using a heating rate of 10 °C/min. The kinetic analysis of the biomass thermal decomposition was carried out applying a scheme of three independent parallel reactions. The results showed that the model was in agreement with the experimental data, and the activation energies obtained were between 118-130 kJ/kmol, 200-215 kJ/kmol, and 100-150 kJ/kmol, for hemicelulose, cellulose and lignin modeled reactions, respectively. Also, were determined linear correlations between the logarithm of the pre-exponential factor and activation energy for each reaction evaluated, and tested in the biomasses analyzed. Finally, was concluded that the correlations obtained could be used for the determination of the kinetic parameters of the thermal decomposition of several biomasses, contributing to the modeling process by reducing the time invested in the iteration process.   &nbsp

Algunas consideraciones sobre la factibilidad de preparar carbones activados a partir de fuentes renovables tropicales

El aprovechamiento de los recursos biomásicos provenientes de la actividad humana es un aspecto de gran preocupación tanto por científicos como productores, ya que estos alcanzan considerable volúmenes, siendo la mayor parte de estos quemados de forma descontrolada, afectando considerablemente la fertilidad de los suelos. Asimismo, se destinan a la alimentación animal, poseyendo muchos de ellos un escaso valor nutritivo. En este trabajo, se estudia la influencia de diferentes criterios sobre la factibilidad de preparar de carbones activados a partir de precursores renovables tropicales. Se valoró fundamentalmente la posibilidad de prepararlos mediante procesos “físicos” con vapor de agua y “químicos” con ácido fosfórico. Se determinó que tanto para las maderas como para los residuos agroindustriales era más factible el empleo de la activación “química” partiendo de criterios termo-económicos, en cambio para las semillas y cáscaras de frutos la variante más adecuada resultó ser la activación “física” teniendo en cuenta la calidad de los productos preparados a partir de éstos.The optimal use biomass resources from the human activity is a great concern aspect for scientific and producers, because there are considerable volumes of these, being most of these uncontrolled burnt, affecting considerably the fertility of the soils. At the same time, they are dedicated to the animal feeding, having many of them a scarce nutritious value. In this work, the influence of different approaches on the feasibility of preparing activated carbons from tropical renewable precursors is studied. It was evaluated the possibility to prepare them by “physical” processes with steam water and “chemical” ones with phosphoric acid fundamentally. It was determined that for wood and agro-industrial residues was more feasible the use of the “chemical” activation from thermo economical considerations, on the other hand, for seeds and shells of fruits the most appropriate way was “physical” activation keeping in mind the quality and morphology of the prepared products from these.Asociación Argentina de Energías Renovables y Medio Ambiente (ASADES

Algunas consideraciones sobre la factibilidad de preparar carbones activados a partir de fuentes renovables tropicales

El aprovechamiento de los recursos biomásicos provenientes de la actividad humana es un aspecto de gran preocupación tanto por científicos como productores, ya que estos alcanzan considerable volúmenes, siendo la mayor parte de estos quemados de forma descontrolada, afectando considerablemente la fertilidad de los suelos. Asimismo, se destinan a la alimentación animal, poseyendo muchos de ellos un escaso valor nutritivo. En este trabajo, se estudia la influencia de diferentes criterios sobre la factibilidad de preparar de carbones activados a partir de precursores renovables tropicales. Se valoró fundamentalmente la posibilidad de prepararlos mediante procesos “físicos” con vapor de agua y “químicos” con ácido fosfórico. Se determinó que tanto para las maderas como para los residuos agroindustriales era más factible el empleo de la activación “química” partiendo de criterios termo-económicos, en cambio para las semillas y cáscaras de frutos la variante más adecuada resultó ser la activación “física” teniendo en cuenta la calidad de los productos preparados a partir de éstos.The optimal use biomass resources from the human activity is a great concern aspect for scientific and producers, because there are considerable volumes of these, being most of these uncontrolled burnt, affecting considerably the fertility of the soils. At the same time, they are dedicated to the animal feeding, having many of them a scarce nutritious value. In this work, the influence of different approaches on the feasibility of preparing activated carbons from tropical renewable precursors is studied. It was evaluated the possibility to prepare them by “physical” processes with steam water and “chemical” ones with phosphoric acid fundamentally. It was determined that for wood and agro-industrial residues was more feasible the use of the “chemical” activation from thermo economical considerations, on the other hand, for seeds and shells of fruits the most appropriate way was “physical” activation keeping in mind the quality and morphology of the prepared products from these.Asociación Argentina de Energías Renovables y Medio Ambiente (ASADES