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Carbonización de residuos forestales y preparación de pellets
de carbón vegetal
D R N E S T O R T A N C R E D I
de carbón vegetal
D R . N E S T O R T A N C R E D IP R O F . A G R E G A D O D E F I S I C O Q U Í M I C A
F A C U L T A D D E Q U Í M I C AD E T E M A - C Á T E D R A D E F I S I C O Q U Í M I C A
P O L O T E C N O L Ó G I C O D E P A N D O - Á R E A E N E R G Í AP O L O T E C N O L Ó G I C O D E P A N D O Á R E A E N E R G Í A
U D E L A R
J O R N A D A D E B I O M A S A F O R E S T A LI N I A L A S B R U J A S - T A C U A R E M B Ó
1 8 D E A B R I L D E 2 0 1 3
t @f dnestor@fq.edu.uy
carbón vegetal
carbonización pirólisis: descomposición térmica en ausencia de oxígenomaterial vegetal: lignocelulósico
Hemicelulosal lCelulosa
Lignina
HEMICELULOSAHEMICELULOSA
CELULOSACELULOSA
LIGNINALIGNINALIGNINA
LIGNINA Pirólisis
Gases:Incondensables :H2, CO, CO2
CH4…
Material lignocelulósico
Vapores:Condensables: H2O, Metanol,
Acético AlquitranesAcético, …, Alquitranes
Sólido:Carbón vegetal
carbón vegetal
Usar residuosRecuperar volátilesMenor contenido de S y N que mineraly qUsos varios: barbacoa, combustible, metalurgia (“acero verde”), silicio, mejorador de suelos
Residuos de industria forestal
C O S E C H A
kT / ñ ( 6)935 kTon/año (2006)10-15% de la madera producida15 –20 % como nutrientes (hojas, corteza)15 20 % como nutrientes (hojas, corteza)
A S E R R A D E R O S
535 kTon/año (2006)/40-60% de la madera producida12 –20 % aserrín
DNTEN, 2007 – Faroppa,2010
Diagrama de flujo
Residuos de aserradero
PDT 47-08
Carbón vegetal(Eucalyptus grandis), presecados
Pirólisis(horno acero)
Molienda y ytamizado
CarbónAglomeración y
Pellet decarbóncrudo
molidocompresiónCuradoPelletcarbón Alquitráncrudo
Aglomerantecarbón
MelazaAlmidón
Horno instalado en el PTP
Materia prima: recortesp
Horno
Parrilla
Ciclón
Temperaturas internas del horno
600
700T1
(ºC
)
1300
1500
T2 (ºC)
300
400
500
700
900
1100
0
100
200
-100
100
300
500
00,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 18,00 20,00
Tiempo (h)
100
Ts 1 Tc 1 Ti 1 Ts 2 Tc 2 Ti 2
Gráficos de temperatura contra tiempo. Símbolos cerrados: experiencia 1, í b l bi i i T i d l símbolos abiertos: experiencia 2. Ts: temperatura en parte superior del
horno, Tc temperatura en parte central,Ti temperatura en parte inferior del horno En el eje principal de ordenadas se grafican las temperaturas de la primer experiencia, mientras que en el eje de coordenadas secundario se p p , q jgrafican las temperaturas correspondientes a la segunda experiencia
Temperaturas internas del horno
E 6 7 8Ensayos 6, 7 y 8
600
700
800
300
400
500
600
Tem
pera
tura
(ºC
)
0
100
200
0 5 10 15 20
tiempo (horas)
T
tiempo (horas)
Ensayo 6 Ensayo 7 (*) Ensayo 8
Rendimientos
Ensayo Masa de Rendimien Rendimiento Madera sin Ensayo Masa de madera
(kg)
Rendimiento de
carbón (%,b.s.)
Rendimiento de
condensables (%,b.h.)
Madera sin carbonizar
(%, b.h.)(%,b.s.) (%,b.h.)
1 47.15 0 1.1 02 61.14 18.0 3.3 03 100.46 28.3 - ~ 04 100.90 13.4 7.9 55.75 49.93 16.0 15.2 28.76 50.83 23.1 6.5 nd
d7 51.40 21.0 nd ~ 08 53.02 26.8 7.4 ~ 0
Notas: En el ensayo 4 se recolectó cerca de 1 kg de alquitrán, el que se había acumulado en la trampa.A partir del ensayo 5 se obtuvieron entre 100 y 200 gramos de alquitrán en cada ensayo.p y 5 y g q y
Propiedades de alquitrán y carbónp q y
Análisis de materias primas y carbón
Análisis inmediato(% en peso, base seca)
Análisis Elemental (% en peso, base seca, (% en peso, base seca) (% en peso, base seca,
libre cenizas)Muestra Humedad Cenizas Volátiles Carbono
fijoC H N Oa
Residuo de madera
9.4 0.2 87.8 12.0 48.48 5.91 0.04 45.57
C bó 6 6Carbón 6.1 1.1 19.3 79.6 77.20 2.50 0.00 20.30
Alquitránde madera 12.6 4.1 67.9 28.0 39.96 6.25 0.06 53.73
Melaza 19.0 5.6 88.4 6.1 42.66 3.78 0.91 52.61
Almidón 12.0 0.3 98.2 1.5 46.89 5.61 0.29 47.21
Propiedades de materias primas y carbón
Muestras Poder caloríficoinferior
Densidadaparente
Densidad globalinferior,
base seca( MJ kg-1)
aparente(g cm-3)
global (g cm-3)
Residuo de maderaResiduo de madera 17.6 0.72 0.21-0.28
Aserrín íd - 0.28Carbón 29.2 0.33 0.12
Carbón en polvo íd - 0.22
Alquitrán de madera 20.4 1.17 0.31
Melaza 11 7 1 48 0 30Melaza 11.7 1.48 0.30Almidón 16.1 0.55 0.19
Preparación de briqueta de carbón
Preparación de pellets de carbón
Análisis de pellets de carbón
Análisis inmediato(% en peso base seca)
Análisis Elemental (% en peso base seca (% en peso, base seca) (% en peso, base seca,
libre cenizas)Muestra Humedad Cenizas Volátiles Carbono
fijoC H N Oa
fijo
Pellet aglomerado
con alquitrán9.5 2.8 46.1 51.1 74.41 3.75 0.27 21.57
con alquitránPellet
aglomeradocon melaza
1.8 5.0 33.4 61.6 67.77 3.07 0.37 28.79con melaza
Pellet aglomeradocon almidón
3.0 1.3 25.1 73.6 80.12 2.94 0.00 16.94
Propiedades de pellets de carbón
M P d l ífi D id d D id dMuestras Poder caloríficoinferior,
base seca( MJ kg-1)
Densidadaparente(g cm-3)
Densidad global
(g cm-3)( MJ kg 1)
Pellet aglomerado con alquitrán 29.5 0.58 0.31
Pellet aglomerado con melaza 24.8 0.56 0.30
Pellet aglomerado con Pellet aglomerado con almidón 30.2 0.36 0.19
Densidad energéticag
Densidad Energética al
MuestraDensidad
Energética DE*, (kJ/m3)
Densidad Energética al empaquetar**
DEE, (kJ/ m3 )
Residuo de madera 13.6 3.7 – 5.3Aserrín 5.3Carbón 9 6 3 5Carbón 9.6 3.5Carbón en polvo 6.4Pellet a. alquitrán 17.1 9.1Pellet a. melaza 13.9 7.4Pellet a. almidón 10.9 5.7
*pci x densidad aparentepci x densidad aparente** pci x densidad global
Conclusiones
Varios parametros influyen en desempeño del horno
Rendimiento del orden 30% R i lq itRecuperacion alquitranes
Pellets aumentan la densificacionenergetica
Madera=Carbon<aserrin< pellet almidon<carbonMadera=Carbon<aserrin< pellet almidon<carbonen polvo<pellet melaza<pellet alquitran
Trabajos futurosOptimizacion
¡GRACIAS!
Alejandro Amaya
Andrés Cuña Nestor
TancrediJuan Pablo Luizzi
Mariana CorengiaMariana CorengiaAndrés SarachikJorge De Vivo
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