Aplicación de la pirolisis rápida para el tratamiento de biomasa de desecho proveniente de La Plata y el Gran La Plata

Abstract

La pirólisis de biomasa es un proceso termoquímico en el cual la biomasa se descompone en ausencia de oxígeno mediante calentamiento, generando un biolíquido con compuestos de interés para diversas aplicaciones industriales[1,2], Sin embargo, este biolíquido se presenta como una mezcla compleja que limita su uso directo. Para mejorar la selectividad y el rendimiento en la producción de biolíquido, se emplean catalizadores durante la pirólisis, lo cual facilita su composición y aprovechamiento [3].Se sintetizaron materiales a base de ZrO₂ mediante la técnica sol-gel, incorporando nanoesferas de SiO₂ al 30% p/p, las cuales se prepararon con el método de Stöber y actuaron como generadoras de poros. Posteriormente, las nanoesferas de SiO₂ fueron removidas utilizando lavados con NaOH y ultrasonido. El material resultante, denominado ZS30, fue impregnado con diferentes porcentajes de ácido tungstofosfórico (TPA) al 10, 20, 30 y 40% p/p, y luego sometido a calcinación a 450 °C durante 2 horas, obteniéndose los materiales ZS30T10, ZS30T20, ZS30T30 y ZS30T40.La caracterización mediante microscopía electrónica de barrido (SEM) del material ZS30 evidenció la eliminación efectiva de las nanoesferas de sílice, lo cual fue corroborado mediante espectroscopía infrarroja (FT-IR) al observar la desaparición de las señales características de la plantilla de SiO₂ tras el tratamiento con OHNa. La influencia del generador de poros y de la impregnación con TPA en la superficie y porosidad del material se evaluó mediante isotermas de adsorción y desorción de N₂.Se observó una disminución significativa del área BET de los materiales, alcanzando reducciones de hasta un 90% en los compuestos con mayor concentración de TPA. Respecto a la acidez, evaluada mediante titulación potenciométrica con n-butilamina, se evidenció un incremento tanto en la fuerza como en el número de sitios ácidos al aumentar el contenido de TPA, con valores de hasta 110 U/mV en el material de mayor impregnación.En los ensayos de pirólisis, el uso de catalizadores redujo el rendimiento de la fracción líquida del 22% al 15% en comparación con la pirólisis sin catalizador, acompañado de un incremento en la fracción gaseosa compuesta por H₂, CO, CO₂ e hidrocarburos ligeros. La cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas reveló que los biolíquidos obtenidos en presencia de catalizadores contienen compuestos oxigenados de cadena corta, como acetol y ácido acético, producidos por la ruptura de compuestos más grandes, como los furanos. Además, un mayor contenido de TPA en los catalizadores favorece la fragmentación de enlaces moleculares durante el paso de los vapores por el lecho catalítico. Estos biolíquidos de cadena corta pueden ser valorizados en reacciones de reformado con vapor de agua para obtener hidrógeno.