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Modelamiento de la obtención de biochar mediante pirolisis de pellets de biomasa y su aplicación en la retención de contaminantes
Resumen
En Colombia se producen anualmente 78 millones de toneladas de residuos agroindustriales que no son aprovechados y que constituyen fuente de contaminación de suelos y recursos hídricos. Estos residuos pueden valorizarse mediante procesos físicos, termoquímicos y biológicos en biorefinerías para la obtención de productos de alto valor agregado como biochar, biocombustible líquidos, y otros productos como acetol, furfural y levoglucosan para aplicaciones en sectores como el farmacéutico, cosmético, químico y de resinas. El biochar puede emplearse en aplicaciones para el mejoramiento de suelos y en la retención de contaminantes en el agua y en el aire; el desempeño del biochar en estas aplicaciones depende de las condiciones de proceso a las que fue obtenido y de otros aspectos como su funcionalización con ácidos, bases, sales y microorganismos. En el presente trabajo se pretende evaluar el proceso de obtención de biochar a partir de pellets de biomasa por medio de un modelo a escala de partícula para la pirolisis de biomasa y evaluar mediante pruebas de laboratorio el efecto de las características del biochar obtenido en la retención de plaguicidas en agua y suelo. El biochar se obtendrá en un horno de lecho fijo a temperatura de alrededor de 550°C y tasas de calentamiento de alrededor de 10°C por minuto. Las pruebas de laboratorio incluyen pruebas de adsorción de plaguicidas en las matrices liquida y solida verificada con cromatografía de gases con micro captura de electrones y mecanismos de desorción para verificar la retención del contaminante. El modelo a escala de partícula considera los procesos de transporte de masa y energía al interior de la partícula, así como la forma y anisotropía de esta, e incorpora un mecanismo cinético detallado que considera la composición lignocelulósica de la biomasa. La paletización de la biomasa produce partículas con propiedades térmicas y de transporte anisotrópicas que afecta los transportes de masa y energía en la dirección paralela y perpendicular a los poros y constituyen un fenómeno importante que debe incorporarse en el modelo para reproducir el fenómeno de pirólisis de pellets de biomasa y el efecto de las condiciones de proceso en las características del biochar obtenido.
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