Evaluación de la pirólisis de la madera de Pinus leiophylla y Pinus pseudostrobus

Abstract

The waste generated in the sawmilling process are too many and the habitual use are given is burning or sell it as raw material for another type of timber. An alternative use of these residues is its thermochemical conversion to activated carbons or fuels that could replace fossil fuels. This paper is divided into two chapters, the first raises obtaining chemically activated carbon using pyrolysis, for which the wood was used in the form of flour two pine species: Pinus pseudostrobus and Pinus leiophylla. Moisture content, the percentage of volatile matter, ash content and the percentage of fixed carbón was determined. Activated carbons were prepared using as precursors the wood in question, activation is performed under the presence of air (oxidative pyrolysis) and under nitrogen atmosphere (pyrolysis), such as activating agent was used to phosphoric acid (H3PO4) to 30% and the activation time was 2 hours, with the variables in the process the impregnation ratios and the activation temperature. Impregnation ratios used were R = 0, 1, 2 and 3 (R = mass solution / wood mass), this under nitrogen atmosphere, and R = 1, 2 and 3 under the presence of air, while activation temperatures were 400 and 500 °C in both. Activated carbon yields obtaining better yields P. pseudostrobus wood with impregnation ratio R = 2 and an activation temperature of 400 ° C under the presence of air, and the same species and temperature but with R = 1 under nitrogen atmosphere. NH3 and gasoline vapors adsorption was performed in order to see its ability to be used as an adsorbent material for these compounds. The influence of impregnation ratio in surface development of activated carbons was shoed by N2 adsorption. In the second part of this study the thermal behavior of cellulose, lignin and wood of both species was studied, besides the kinetic parameters of the pyrolysis of these three materials were determined.

Los residuos generados en el proceso de aserrío son demasiados y el uso habitual que se les da es quemarlo o venderlo como materia prima para otro tipo de industria maderera. Una alternativa de aprovechamiento de estos residuos es su conversión termoquímica a carbón activado o bien a combustibles que podrían sustituir a los combustibles fósiles. El presente trabajo se divide en dos capítulos, el primero plantea la obtención de carbón activado por vía química usando la pirolisis, para lo cual se empleó la madera en forma de harina de dos especies de pino: Pinus pseudostrobus y Pinus leiophylla. Se realizó un análisis químico inmediato de la madera en el que se determinó el contenido de humedad, el porcentaje de materia volátil, el porcentaje de cenizas y el porcentaje de carbón fijo. Carbones activados fueron preparados utilizando como precursores dichas maderas, la activación se realizó en presencia de aire (pirolisis oxidativa) y en presencia de nitrógeno (pirolisis), como agente activante se empleó al ácido fosfórico (H3PO4) al 30% y el tiempo de activación fue de 2 horas, teniendo como variables en el proceso la relación de impregnación y la temperatura de activación. Las relaciones de impregnación utilizadas fueron R = 0, 1, 2 y 3 (R = masa disolución/masa madera), esto en presencia de nitrógeno, y R = 1, 2 y 3 en presencia de aire, mientras que las temperaturas de activación fueron 400 y 500ºC en ambas. Se determinaron los rendimientos de carbón activado obteniendo mejores rendimientos la madera de P. pseudostrobus con una relación de impregnación de R =2 y una temperatura de activación de 400ºC en el caso de atmósfera con presencia de aire, y la misma especie y temperatura pero con R = 1 en presencia de nitrógeno. Se realizó adsorción de NH3 y vapores de gasolina con el fin de ver su posibilidad de utilizarse como materia adsorbente de estos compuestos. Se observó la influencia de la relación de impregnación en el desarrollo superficial de los carbones por medio de adsorción de N2. En el segundo capítulo de este trabajo se estudió el comportamiento térmico de la celulosa, lignina y madera de ambas especies, además se determinaron los parámetros cinéticos de la pirolisis de estos tres materiales.