El mecanismo de pirólisis de los materiales de biomasa implica mecanismos primarios y secundarios, que conducen a la producción de bioaceite, carbón vegetal y gas. El mecanismo primario incluye la formación de carbón, la despolimerización y la fragmentación, mientras que el mecanismo secundario implica el craqueo, la recombinación y la formación de carbón secundario.
Mecanismo primario:
- Formación de carbón: Durante esta etapa, la biomasa se calienta, dando lugar a la formación de anillos de benceno. Estos anillos se combinan para formar un residuo sólido conocido como carbón vegetal, que es una estructura policíclica aromática. Este proceso también libera agua o gas incondensable.
- Despolimerización: Consiste en romper los enlaces químicos de los polímeros de la biomasa, especialmente de la celulosa, la hemicelulosa y la lignina. Este paso es crucial, ya que inicia la descomposición de estructuras orgánicas complejas en moléculas más simples.
- Fragmentación: Tras la despolimerización, la biomasa se fragmenta en compuestos volátiles más pequeños. Estos compuestos se liberan en forma de gases o se condensan en bioaceite.
Mecanismo secundario:
- Craqueo: Algunos de los compuestos volátiles producidos durante el mecanismo primario son inestables y sufren reacciones posteriores, conocidas como craqueo. Este proceso descompone las moléculas más grandes en moléculas más pequeñas y estables.
- Recombinación: En esta etapa, las moléculas más pequeñas pueden recombinarse para formar compuestos más complejos, que pueden contribuir a la formación de carbón secundario o gases adicionales.
- Formación de carbón secundario: Esto implica la transformación posterior del carbón primario a través de diversas reacciones químicas, mejorando sus propiedades y estabilidad.
El proceso general de pirólisis comienza con el secado de la biomasa para eliminar la humedad, seguido del calentamiento en ausencia de oxígeno a temperaturas que suelen oscilar entre 300-900°C. La temperatura específica y la velocidad de calentamiento influyen en el producto predominante (biocarbón, bioaceite o gases). Tras la pirólisis, los productos se enfrían y se separan en sus formas respectivas.
La eficiencia y la distribución de los productos en la pirólisis de biomasa se ven influidas significativamente por las condiciones de funcionamiento, como la temperatura, el tiempo de residencia y las propiedades físicas y químicas de la materia prima de biomasa. Estos factores determinan el rendimiento y la calidad del bioaceite, el carbón vegetal y el gas producidos.
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