Optimización del bio-oil de pirólisis de cáscara de maní por agregado de plásticos y/o zeolitas

Abstract

Se realizaron reacciones de pirólisis térmicas y catalíticas de biomasa (cáscaras de maní) y co-pirólisis con polietileno de baja densidad (PEBD) con la finalidad de mejorar la calidad del bio-oil obtenido. Para tal fin se empleó un reactor de lecho fijo que trabajó a presión atmosférica a 500°C. Los catalizadores empleados fueron zeolita ZSM-11 y clinoptilolita natural. Por XRD, FTIR e ICP se confirmaron estructura, cristalinidad y relación Si/Al de las matrices. Mediante análisis termogravimétricos se evaluaron el comportamiento, las temperaturas de degradación térmica y la estabilidad de las materias primas. Se logró disminuir el contenido de compuestos oxigenados (incluyendo fenólicos y furanos), y aumentar la selectividad a hidrocarburos aromáticos. Los resultados determinaron que la co-pirólisis de biomasa y PEBD permitió aumentar el contenido de hidrocarburos en el bio-oil del 1% (pirólisis de biomasa pura) a aproximadamente el 27 % en la reacción co-alimentada. El empleo de la zeolita ZSM-11 disminuyó al 17 % la generación de residuos carbonosos, frente al 43 % que se obtiene en la co-pirólisis térmica. Sin embargo, la mejor calidad en la composición del bio-oil se alcanzó al utilizar la zeolita natural. Este último catalizador permitió obtener productos líquidos con 49,37 % de hidrocarburos aromáticos.

Catalytic and non-catalytic pyrolysis of low density polyethylene (LDPE), biomass (peanut shells) and co pyrolysis of both feedstocks were carried out. The experiments were conducted in a fixed bed reactor at 500 °C under atmospheric pressure. The aim was to enhance the quality of the generated bio-oil. ZSM-11 zeolite and natural clinoptilolite were the catalysts employed. XRD, FTIR and ICP allowed us to confirm crystalline structure and Si:Al ratio of the matrixes. Thermal decomposition behavior and thermal stability of the single components and their mixtures were assessed by thermogravimetric analysis. It was possible to reduce oxygenated compounds content (including phenolics and furans) and increasing selectivity towards aromatic hydrocarbons. Results demonstrated that co-pyrolysis of LDPE and biomass increased hydrocarbons content in the bio-oil, from 1% (biomass only) up to 27% with the mixture. While catalytic co-pyrolysis over ZSM-11 zeolite decreased to 17% char and coke generation against the 43% obtained in non-catalytic runs, best quality of bio-oil was reached over clinoptilolite. A liquid fraction with 49,37 % of aromatic hydrocarbons was obtained using the latter catalyst.