Biocombustible sólido por densificado de los bioresiduos de origen vegetal y la evaluación de sus emisiones en la generación de calor en un gasificador

Abstract

The aim of this study is to demonstrate that the physicochemical properties of vegetable-based domestic bioresidues (FVBW) are suitable for producing solid biofuel (BCS) and that their gaseous emissions are more environmentally friendly than those generated by using mineral coal. If humanity seeks to transition towards a circular economy, it is essential to incorporate waste into closed-loop material flows. Currently, the FVBW generated in the city of Morelia is not recovered for conversion into BCS; most of it is disposed of in landfills. This research is designed as a causal correlational analysis of the properties of FVBW in relation to its calorific value (CV). Seven FVBW samples were collected and analyzed to determine their physical and chemical composition, drying kinetics, proximal, structural, and elemental composition, as well as their CV. The samples were densified to produce pellets, and their energy performance was evaluated. The physical composition of the samples was heterogeneous both within and between samples, with 14 types of substrates identified. In five samples, the proportion of plant residues exceeded 50%. Initial moisture content (M0: 86.45 ± 1.22% w.b.) was influenced by physical composition. Although no significant variation in drying rate among samples was observed due to M0, all samples reached moisture levels below 10% within five days of treatment. No chemical composition variations related to physical composition were found. The samples were characterized by a high availability of hydroxyl groups (-OH) in glucides. The lignocellulosic content (CLC) mainly consisted of extractives (54.82 ± 4.73%), followed by lignin, cellulose, and hemicellulose. Lignin showed a significant linear relationship with CV (r = 0.883, p = 0.00826, n = 7).

El objetivo de este trabajo es demostrar que las propiedades fisicoquímicas de los bioresiduos domésticos vegetales (FVBW) son adecuadas para la obtención de biocombustible sólido (BCS) y que sus emisiones gaseosas son más amigables con el ambiente que las emitidas por el uso de carbón mineral. Si la humanidad busca transitar hacia una economía circular, es preciso integrar los residuos en ciclos cerrados de flujos de materia; actualmente los FVBW generados en la ciudad de Morelia, no se recuperan para su transformación en BCS, la gran mayoría de estos se vierten en el basurero. El diseño de esta investigación se basa en un análisis correlacional causal de las propiedades de FVBW sobre su poder calorífico (PC). Se colectaron siete muestras de FVBW y se determinó su composición física y química, la cinética de secado, la composición proximal, estructural y elemental; y su PC. Las muestras se densificaron, se obtuvieron pellets y se evaluó su desempeño energético. La composición física es heterogénea al interior de cada muestra y entre muestras, se encontraron 14 tipos de sustratos, en cinco muestras el porcentaje de residuos verduras es mayor al 50%. El contenido de humedad inicial ( M0 : 86.45 ± 1.22% b.h.) esta influenciado por la composición física, aunque no se evidenció variación en la velocidad de secado entre muestras debido a M0, todas las muestras presentan menos de 10% de humedad a los 5 días de tratamiento. No se encontró variación de su composición química respecto de su composición física, se caracterizó por presentar alta disponibilidad de grupos hidroxilo (-OH) en glúcidos. La mayor proporción de lignocelulósicos (CLC) son compuestos extraíbles (54.82 ± 4.73%), en orden descendente se tiene extraíbles>lignina>celulosa>hemicelulosa. La lignina presentó una relación lineal significativa (r = 0.883, p = 0.00826, n = 7) con PC.