Torrefacción del aserrín de cinco tipos de maderas de Costa Rica para aumentar el contenido energético (Documento I)

Abstract

La torrefacción de biomasa consiste en someter el material a temperaturas que varían entre 200°C a 300°C, en ausencia de oxigeno por periodos que varían de 5 a 35 minutos. Durante esas condiciones la biomasa pierde una serie de sustancias volátiles y aumenta su poder energético. Su poder calórico puede alcanzar hasta 23 MJ/kg, a diferencia de la biomasa sin torrefactar que su contenido energético, es de aproximadamente 18,5 MJ/kg. Además de este aumento en el contenido energético, la torrefacción permite que los productos fabricados tengan una mayor resistencia mecánica, soporte la manipulación y tenga resistencia a la humedad, a diferencia de la biomasa sin este proceso, ya que es afectada por estas condiciones. Es por ello que el presente proyecto desarrolla la base de conocimiento para aplicar el proceso de torrefacción a biomasa a 5 especies de madera de Costa Rica, específicamente maderas utilizadas en la forestación comercial (Cupressus lusitanica, Dipteryx panamensis, Gmelina arborea, Tectona grandis y Vochysia ferruginea). Primeramente se analizó el proceso de torrefacción de biomasa con el análisis termogravimétrico (TGA) para establecer cuáles son las condiciones de temperatura y tiempo para llevar el proceso de torrefacción en cada especie de madera. En esta etapa la biomasa se caracterizó desde su composición química hasta su composición física. En una segunda etapa se aplicó la torrefacción en un modelo de reactor de una capacidad que permita obtener material para fabricar pellets, aproximadamente 3 kg, en esta fueron probadas las condiciones anteriormente establecidas. Finalmente se construyeron los pellets de la biomasa torrefactada y se caracterizaron con la aplicación de pruebas comunes para este producto.

Biomass torrefaction involves subjecting the material to temperatures ranging from 200°C to 300°C, in the absence of oxygen for periods ranging from 5 to 35 minutes. During these conditions the biomass loses a number of volatile substances and increases its energy power, in some cases up to 23 MJ / kg, is approximately 18,5 MJ / kg. In addition to this increase in energy content, torrefaction allows the products manufactured to have a greater mechanical resistance, support the manipulation and has resistance to humidity, unlike the biomass without this process, since it is affected by these conditions. This is why the present project develops the knowledge base to apply the roasting process to biomass. Specifically, 5 species of wood used in the commercial forestation of Costa Rica (Cupressus lusitanica, Dipteryx panamensis, Gmelina arborea, Tectona grandis and Vochysia ferruginea). In this process the torrefied biomass was first analyzed with thermogravimetric analysis (TGA) to establish the temperature and time conditions for the roasting process in each wood species. At this stage the biomass was characterized, chemically and physically. In a second step the torrefaction was applied in a reactor model of a capacity to obtain material to make pellets, approximately 3 kg. Finally the torrefied biomass pellets were constructed and characterized by the application of common tests for this product.