Química · 2026
Evaluación del potencial energético de los productos de pirólisis de cascarilla de arroz mediante análisis de rendimiento, composición gaseosa y propiedades de combustión
Este trabajo se centró en evaluar qué tanto potencial energético tienen los productos obtenidos al pirolizar cascarilla de arroz, apuntando a definir escenarios viables para su uso como fuente de energía térmica. El diseño experimental combinó temperaturas para determinar la composición de 500, 600 y 700 °C con tiempos de residencia de 30, 45 y 60 min empleando un reactor tipo Auger (pirólisis lenta). En el laboratorio se controlaron directamente los rendimientos de biocarbón y bioaceite; en paralelo, la medición en el analizador de gases sirvió para descifrar la composición de la fracción gaseosa no condensable (O₂, CO₂, CO, CHx e H₂). A partir de estos perfiles analíticos, se estimó el poder calorífico inferior (PCI) junto a la temperatura adiabática de flama. Los ensayos reflejaron que el biocarbón tuvo su rendimiento más alto (59,39 %) a baja temperatura y tiempos largos (500 °C y 60 min). Por otra parte, el bioaceite requiere alcanzar los 600 °C con un tiempo de residencia de 30 min para registrar su valor máximo de 18,82 %. Al calentar más el reactor, el craqueo térmico se acelera e incrementa la presencia de gases combustibles, concentrándose la mayor cantidad de CHx e H₂ a 700 °C. Dicha transición composicional hizo que el PCI del gas escalara de un rango inicial de 12,72–14,12 MJ/Nm³ a 500 °C hasta marcar entre 22,81 y 23,71 MJ/Nm³ al llegar a los 700 °C. Finalmente, el análisis de varianza (ANOVA) ratificó que la temperatura es la variable que realmente gobierna la distribución de las fracciones. Los datos validan este residuo agroindustrial como una materia prima sólida para generar Biocarbón, bioaceite y gases limpios con un atractivo perfil térmico.
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Contenido
- 1. INTRODUCCIÓNp. 17
- 2. ANTECEDENTES Y ESTADO ACTUAL DEL TEMAp. 19
- 2.1. Estudios recientes sobre pirólisis de cascarilla de arrozp. 19
- 2.2. Estudios sobre efecto de temperatura y tiempop. 21
- 3. OBJETIVOSp. 23
- 3.1. Objetivo generalp. 23
- 3.2. Objetivos específicosp. 23
- 4. MARCO TEÓRICOp. 24
- 4.1 Cascarilla de arroz como biomasap. 24
- 4.2. Pirólisis de biomasap. 25
- 4.2.1. Biocarbónp. 26
- 4.2.2. Bioaceitep. 26
- 4.2.3. Gases pirolíticosp. 27
- 4.3 Efecto de la temperatura y tiempo de residenciap. 27
- 4.4 Composición gaseosap. 28
- 4.5 Poder calorífico y temperatura de flamap. 29
- 5. METODOLOGÍAp. 31
- 5.1 Tipo y diseño de investigaciónp. 31
- 5.2 Recolección y preparación de la biomasap. 31
- 5.3 Proceso de pirólisisp. 20
- 5.4 Obtención de productos de pirólisisp. 34
- 5.4.1 Obtención de biocarbónp. 34
- 5.4.2 Obtención de bioaceitep. 35
- 5.5 Obtención y análisis de gases pirolíticosp. 36
- 5.6 Tratamiento y análisis de datosp. 37
- 5.7 Evaluación energética preliminarp. 37
- 6. RESULTADOS Y ANÁLISISp. 39
- 6.1 Distribución general de productos de pirólisisp. 39
- 6.2 Rendimiento de biocarbónp. 40
- 6.3. Rendimiento del bioaceitep. 43
- 6.4. Efecto de la temperatura sobre la distribución de productosp. 45
- 6.5 Composición gaseosap. 28
- 6.6. Formación de gases combustiblesp. 51
- 6.7. Relación entre temperatura y potencial energéticop. 52
- 6.8. Análisis del tiempo de residenciap. 53
- 6.9. Evaluación energética preliminar de la fracción gaseosap. 55
- 6.9.1 Fundamento químico de la evaluación energéticap. 55
- 6.9.2 Estimación del poder calorífico inferior del gasp. 56
- 6.9.3 Aire estequiométrico y temperatura adiabática de flamap. 57
- 6.9.4 Resultados de la evaluación energéticap. 58
- 6.9.5 Implicaciones para el aprovechamiento energéticop. 61
- 7. DISCUSIÓNp. 62
- 8. CONCLUSIONESp. 68
- 9. RECOMENDACIONESp. 70
- 10. REFERENCIASp. 73
- Tabla 1. Rendimiento experimental de biocarbónp. 40
- Tabla 2. Tendencia general observada en la composición gaseosap. 47
- Tabla 3. Interpretación generalp. 53
- condición experimentalp. 59
- literatura…p. 66
- tiempo de residencia y réplicap. 78
- 3)…………p. 81
- de bioaceite para cada combinación de temperatura y tiempo de residencia (n = 3)p. 82
- Tabla 9. C1 ANOVA de dos factores con réplicas para el rendimiento de biocarbónp. 83
- Tabla 10. C2 ANOVA de dos factores con réplicas para el rendimiento de bioaceitep. 84
- rendimiento de biocarbónp. 40
- sobre el rendimiento de biocarbónp. 85
- el rendimiento de bioaceitep. 86
- sobre el rendimiento de bioaceitep. 86
- CO, CHx e H₂ para cada condición de temperatura y tiempo de residencia (n = 3)p. 88
- experimentales…p. 89
- biocarbón, para cada temperatura de pirólisisp. 90
- Tabla 19. H2 Datos utilizados para el cálculo de cada coeficiente de Pearsonp. 90
- condición)…p. 91
- Tabla 21. Leyenda de coloresp. 92
- por condición)p. 78
- Anexo B. Estadísticos descriptivos por condición experimentalp. 81
- Anexo C. Análisis de varianza (ANOVA) de dos factores con réplicasp. 83
- Anexo D. Pruebas post hoc - Tukey HSD (α = 0,05)p. 84
- Anexo E. Balance de masa por condición experimentalp. 87
- Anexo F. Composición gaseosa promedio por condición experimentalp. 88
- Anexo G. Cálculo detallado del PCI y temperatura adiabática de flamap. 89
- Anexo H. Coeficientes de Pearson y CV - Análisis del tiempo de residenciap. 90
- Anexo I. Matriz de correlaciones de Pearson entre variables de respuestap. 91