Estudio computacional de la pirólisis rápida de biomasa lignocelulósica en un reactor de lecho fluidizado

Abstract

Actualmente se realizan numerosas investigaciones para desarrollar tecnologías que supongan una alternativa a las fuentes no renovables de energía, un claro ejemplo es la obtención de biocombustibles mediante el pirólisis de biomasa lignocelulósica, es decir, la descomposición térmica en ausencia de oxígeno de todo aquel material orgánico de origen vegetal compuesto principalmente por celulosa, hemicelulosa y lignina. Tradicionalmente esta tecnología utiliza hornos eléctricos para proporcionar el calor necesario en la conversión termoquímica, sin embargo se ha propuesto por parte del Laboratorio Nacional de Sistemas de Concentración Solar y Química Solar (LACYQS, en el cual colabora la UNISON), utilizar energía solar concentrada en un reactor para llevar a cabo operaciones de pirolisis de biomasa, en la cual se obtienen tres productos: biochar, un sólido poroso con aplicaciones de remediación de agua o suelos; bio-oil o tar, un aceite de pirolisis utilizado para producir calor o potencia; y gas de síntesis, el cual es rico en hidrógeno y se pude utilizar como combustible. El objetivo de este trabajo ha sido estudiar mediante Dinámica de Fluidos Computacional la relación entre el tipo de biomasa alimentada, la temperatura de operación y el flujo másico de alimentación. Se ha realizado un acople entre las ecuaciones gobernantes para un sistema multifásico euleriano y un modelo cinético detallado que describieron la pirólisis rápida en un reactor de lecho fluidizado, obteniendo una concordancia razonable con datos experimentales de acuerdo a la proporción de productos finales y encontrando una relación directa entre la producción de char y tar con el contenido de ligninas y celulosa respectivamente.