Estudio técnico y evaluación económica de la pirólisis de estípite de palma africana Deli x AVROS a nivel laboratorio y su escalamiento.

Abstract

En el siguiente trabajo se presentan los resultados y análisis obtenidos a partir de la pirólisis del estípite de palma africana Deli X AVROS, permitiendo construir un sistema a escala laboratorio donde se produjeron las fases, sólida, líquida y gaseosa. El propósito principal del proyecto recae en aprovechar los estípites de las plantaciones de palma africana. Se busca identificar el potencial de la pirólisis de estípite como alternativa para disminuir los residuos agroindustriales y transformarlo en una fuente de energía viable y asequible. Para cumplirlo se realizaron múltiples pruebas con variaciones en la humedad, proponiendo un sistema con equipo encontrado comúnmente en un laboratorio. Se implementó un sistema consistente de un reactor de acero inoxidable, con una mufla como sistema de calentamiento de la biomasa y condensadores de un kit de destilación como método de enfriamiento de los gases condensables y no condensables. Las pruebas se realizaron a humedades diferentes de estípite de palma africana. Los estudios se realizaron para humedades desde 12 hasta 75% realizando un análisis de cromatografía de gases para las fases líquida y gaseosa, al igual que un análisis de abonos orgánicos para la fase sólida. La información se extrae de artículos científicos y consultas con expertos que cuentan con sistemas similares, ya sea para la pirólisis de plásticos o desechos agroindustriales. Se realizaron los siguientes análisis: curva de secado para determinar el comportamiento de pérdida de humedad en función del tiempo, determinación de poder calorífico de muestras sólidas, análisis de componentes en la porción líquida, en fase orgánica y acuosa por cromatografía de gases con detector FID. Así mismo, análisis cuantitativo de la fase gaseosa por cromatografía de gases con detector FID y TCD para identificar la presencia de metano. Se efectuaron comparaciones de los productos sólidos, líquidos y gaseosos en función de la humedad y comparación de poder calorífico respecto a combustibles sólidos comerciales. Se evaluó la proporción de producción obtenidos en la fase líquida, comparando los componentes que reportaron mayor intensidad en las cromatografías de gases. De las pruebas realizadas se determinó que la mayor obtención de ácido acético y fenol se obtuvo a humedad de 53% del estípite de palma introducido en el reactor. Se realizaron seis corridas para determinación de los compuestos en la fase líquida por Cromatografía, y otras dos más para determinación de metano en el gas producido. La viabilidad de pirólisis por análisis de laboratorio sólo da un enfoque másico. Con escalamientos que no suponen cinéticas de reacción ni costos de escalamiento. Pero sí da una oportunidad de análisis de productos en disposición de los problemas sociales que afronta la producción de palma africana en el país. No obstante, los estípites, constituyen un residuo con potencial de transformarse en combustible sólido, líquido o gaseoso, así como una fuente productora de compuestos de interés para la industria, tales como: solventes, absorbentes, base para regeneradores de suelo, entre otros. Dicha transformación se realizaría por un proceso de pirólisis, donde se somete la biomasa a temperaturas cercanas a los 500°C. Este método térmico se fundamenta en una degradación de la materia debido a la acción de calor en ausencia de oxígeno. En Guatemala su uso se limita a la obtención de carbón vegetal sin explotar todo su potencial. Los productos que se esperan obtener son: un sólido conocido como char, un producto líquido combustible rico en solventes y un producto gaseoso inflamable. El objetivo de esta investigación es, definir las aplicaciones que posee cada uno de los productos obtenidos, basado en la realización de análisis de laboratorio, análisis de costos y búsqueda del mercado potencial para cada uno de estos productos. Se utilizó el software SuperPro Designer® para escalar el proceso de pirólisis a planta piloto para palma africana Deli x AVROS; determinando balance másico de la palma. El proceso de pirólisis en el software supone pirólisis rápida e instantánea. Se realizaron análisis económicos del proceso de pirólisis del corte, secado y las pruebas de laboratorio mencionadas. Considerando costo de operación y de análisis. Además suponer que los resultados serán los mismos a una mayor escala puede ser precipitado. Por lo que se propusieron métodos para la obtención de resultados a nivel planta piloto, para luego dar lugar a un estudio de factibilidad con el fin de recuperar mayormente la fracción sólida de la pirólisis.