Utilización energética de la biomasa ligno-celulósica obtenida del Dichrostachys cinerea mediante procesos de termodescomposición

Abstract

El presente trabajo se estudia la posible utilización de la biomasa forestal obtenida del Dichrostachys cinerea, una especie considerada actualmente invasora en la isla de Cuba por su difusión. Con el objetivo de poder aportar mayor conocimiento para su uso como fuente de energía renovable, orientándose sobre todo a los procesos de termodescomposición. Como punto de partida de la investigación se realizó la caracterización química-física del material para establecer criterios de idoneidad de la biomasa para los procesos de termodescomposición. Además, se analizó la devolatilización del material mediante análisis termogravimétrico y la determinación de los principales parámetros: temperaturas y velocidades de conversión. A partir de los datos obtenidos en los experimentos de termogravimetría a diferentes velocidades de calefacción en condiciones dinámicas bajo atmósfera de oxígeno e inerte (nitrógeno). Se llevó a cabo un estudio cinético simultáneo para los procesos de pirólisis y combustión, basado en un mecanismo de tres y cuatro reacciones en paralelo respectivamente. El modelo cinético propuesto logra predecir las curvas de descomposición para ambos procesos con error de desviación menor del 5%. Se realizaron varios experimentos de torrefacción en un reactor semicontinuo basado en un diseño factorial 22. Las variables independiente a estudiar fueron la temperatura y tiempo de torrefacción y como respuesta se midió el por ciento de sólido obtenido. Los resultados mostraron que la temperatura tiene un efecto 4 veces mayor que el tiempo. El torrefacto obtenido presentó mejores característica como combustibles que la biomasa original. Con los datos disponibles se realizó la simulación de una planta hipotética para generar electricidad para una potencia de 19 MW, mediante el uso del D. cinera y el material torrefacto como combustible. Se determinó que el material tratado térmicamente presenta mayores ventajas energéticas y ambientales con respecto al material sin modificar