Registro:
| Documento: | Tesis Doctoral |
| Título: | Estudio del proceso de pirolisis de recursos alternativos renovables |
| Autor: | Bonelli, Pablo Ricardo |
| Editor: | Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales |
| Publicación en la Web: | 2023-05-09 |
| Fecha de defensa: | 2006 |
| Fecha en portada: | 2006 |
| Grado Obtenido: | Doctorado |
| Título Obtenido: | Doctor en Ciencias Químicas |
| Departamento Docente: | Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física |
| Director: | Cukierman, Ana Lea |
| Idioma: | Español |
| Palabras clave: | PROCESOS TERMOQUIMICOS; PIROLISIS CONVENCIONAL Y RAPIDA; COPIROLISIS; RECURSOS ALTERNATIVOS; BIOMASA LIGNOCELULOSICA; CULTIVOS ENERGETICOS; SUBPRODUCTOS AGRO-INDUSTRIALES; CARBON DE RIO TURBIO; BIOCOMBUSTIBLES; BIOENERGIA; ENERGIA RENOVABLE; CINETICA QUIMICA; CARACTERIZACION FISICOQUIMICA Y TEXTURAL; PODER CALORIFICOTHERMOCHEMICAL PROCESSES; CONVENTIONAL AND RAPID PYROLYSIS; COPYROLYSIS; ALTERNATIVE RESOURCES; LIGNOCELLULOSIC BIOMASS; ENERGY CROPS; AGROINDUSTRIAL BY-PRODUCTS; RIO TURBIO COAL; BIOFUELS; BIOENERGY; RENEWABLE ENERGY; CHEMICAL KINETICS; PHYSICO-CHEMICAL AND TEXTURAL CHARACTERIZATION; HEATING VALUE |
| Formato: | PDF |
| Handle: |
http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n3901_Bonelli |
| PDF: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/tesis/tesis_n3901_Bonelli.pdf |
| Registro: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/tesis/document/tesis_n3901_Bonelli |
| Ubicación: | QUI 003901 |
| Derechos de Acceso: | Esta obra puede ser leída, grabada y utilizada con fines de estudio, investigación y docencia. Es necesario el reconocimiento de autoría mediante la cita correspondiente. Bonelli, Pablo Ricardo. (2006). Estudio del proceso de pirolisis de recursos alternativos renovables. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales). Recuperado de http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n3901_Bonelli |
Resumen:
Se aborda el estudio de características del proceso de pirólisis convencional y rápida de recursos biomásicos agrícolas, agro-industriales y cultivos energéticos representativos (residuos agrícolas y bagazo de caña de azúcar, palos de yerba mate, aserrín de álamo y cañas de la especie herbácea Arundo donax i.). Se obtienen y caracterizan los productos sólidos (chars) generados en el proceso de pirólisis convencional de estos recursos, a dos temperaturas características de su amplio rango de degradación térmica. A partir de esta información, se examina la evolución de la composición, el poder calorífico y las propiedades texturales de estos recursos lignocelulósicos con el curso del proceso, y se evalúa la potencionalidad de aplicación de los chars en función de sus propiedades. El enriquecimiento en carbono de los recursos biomásicos resulta en chars con poder calorífico superior entre 18 y 30 Mj/kg, que en su mayoría podrían utilizarse como bio-combustibles compatibles con el medio ambiente. Las propiedades texturales también indican que algunos chars tienen potencial como adsorbentes de bajo costo, restauradores de las propiedades físicas del suelo y/o precursores de carbones activados. Asimismo, se caracteriza la cinética del proceso de pirólisis convencional de todos los recursos y de co-pirólisis, empleando mezclas de éstos con carbón mineral de Río Turbio (50 %p/p), a partir de mediciones por termogravimetría desde temperatura ambiente hasta 950 °C. Los datos cinéticos de pirólisis y co-pirólisis en todo el rango de temperaturas se representan satisfactoriamente mediante un modelo que considera las significativas variaciones de las propiedades de estos recursos con la evolución del proceso,a través del incremento de la energía de activación con la temperatura y la conversión del sólido. Las energías de activación iniciales estimadas para la pirólisis de los recursos biomásicos se correlacionan en forma exitosa con su composicional elemental. Los parámetros característicos del modelo para la co-pirólisisreflejan la incidencia de la composición y la estructura de los recursos biomásicos y carbón mineral sobre su reactividad. Por otra parte, se ensaya el proceso de pirólisis rápida de palos de yerba mate en un reactor de lechofijo a temperaturas entre 400 y 700 °C, y se determinan la distribución de lostres tipos de productos generados (sólidos, líquidos y gasesos) y sus características. Los productos líquidos alcanzan un rendimiento máximo (53%)a 500 °C. La formación de gases se incrementa con la temperatura, alcanzando un rendimiento máximo de 43% a 700°C, mientras que la fracción de producto sólido disminuye con esta variable. Los bio-oils poseen un poder calorífico superior entre 28 y 33 Mj/kg, y los productos gaseosos, mayoritariamente CO2, CO, CH4 e H2, resultan de bajo a mediano poder calorífico. Complementariamente, se explora la cinética de generación de las distintas especies gaseosas, a partir de la determinación de la evolución temporal de su concentración y se investiga la incidencia del co-procesamiento de los palos de yerba mate con carbón de Río Turbio sobre la distribución de productos y la composición de los gases generados en el proceso de pirólisis rápida.
Abstract:
Characteristics of the conventional and rapid pyrolysis process for representative,biomassic resources, involving agricultural and agro-industrial by products as well asenergy crops, are studied. They include agricultural wastes and bagasse from sugarcane, twigs of yerba mate, poplar sawdust, and stems from the herbaceousspecies Arundo donax l. Solid products (chars) arising from conventional pyrolysis of all these biomasses are obtained by conventional pyrolysis at two characteristic temperatures within their broad thermal degradation range, and further characterized. Evolution of composition, high heating value, and textural propertieswith process course is examined from this information. Potential use of the resultingchars in terms of their properties is also evaluated. Carbon enrichment of biomassesresources leads to chars with high heating values between 18 and 30 Mj/kg. Most ofthem could be used as friendly environmental bio-fuels. Textural properties indicatethat some chars have potential as low-cost adsorbents, amenders of soil physicalproperties, and/or as precursors for activated carbons. Likewise, kinetics for theconventional pyrolysis process of all the resources and for co-pyrolysis using mixtures (50%wt) of the biomasses with coal from Rio Turbio minefield is characterized from measurements by thermogravimetry from ambient temperature up to 950 °C. Kinetic data for pyrolysis and co-pyrolysis are satisfactorily represented over the whole temperature range by a model, which accounts for significant variations of the resources properties with process evolution through an increasing dependence of the activation energy on temperature and solid conversion. Initial activation energies estimated for pyrolysis of the biomasses are successfully correlated with their elemental composition. Characteristics parameters of the model also reflect the incidence of composition and structure of biomasses and coal on their reactivity. On the other hand, experiments for rapid pyrolysis of twigs of yerbamate are performed in a fixed-bed reactor at temperatures in the range 400-700 °C. Distribution of the three types of pyrolysis products (solid, liquid, gas) and their features are determined. Liquid products achieve maximum yield (53%) at 500 °C. Gas generation increases with temperature attaining a maximum yield of 43 %,whereas the solid fraction decreases with this variable. Bio-oils possess high heating value comprised between 28 and 33 MJ/kg, while the process tields low to medium heating value-gaseous products, mostly composed by CO2, CO, CH4 E H2. Complementary kinetics for generation of the different gaseous species is explored from measuremnts of temporal evolution of the concentration of each species. The influence of co-processing of twigs of yerba mate with Rio Turbio coal on products distribution and composition of the gases generated with the course of rapid pyrolysis are also investigated.
Citación:
---------- APA ----------
Bonelli, Pablo Ricardo. (2006). Estudio del proceso de pirolisis de recursos alternativos renovables. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n3901_Bonelli
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Bonelli, Pablo Ricardo. "Estudio del proceso de pirolisis de recursos alternativos renovables". Tesis Doctoral, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2006.https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n3901_Bonelli
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