Producción de carbón vegetal a partir de residuos de Tectona grandis L.f, manufacturado por Ecobosques, San Joaquín de Cutris, San Carlos, Alajuela, Costa Rica

Abstract

El objetivo del este estudio fue investigar el proceso de producción del carbón producido de residuos de Tectona grandis L.f., con el método de fosa de tierra, y determinar sus propiedades físicas, energéticas, mecánicas y químicas. Para producir el carbón se utilizaron 3 tratamientos, definidos por el tipo de materia prima, aserrada-húmeda (AH), troza-húmeda (TH) y troza-seca (TS). Adicionalmente se comparó con dos carbones comerciales. El mayor rendimiento se obtuvo con TS (24%), el tiempo de carbonización promedio fue de 4,32 días, el consumo de leña en promedio fue del 1,06% respecto la carga inicial, los gases recolectados registraron una concentración de 0,13 g/ml de materia sólida. El costo de inversión de la carbonera fue de ₡ 64 475 y el costo de producción fue de ₡ 668 252 (₡ 203/kg). La producción total anual estimada fue de 6 302 kg de carbón para percibir un ingreso bruto de ₡ 4 203 434, considerando el rendimiento más bajo (13%) y residuos disponibles. En la evaluación de la calidad del carbón, se encontró que el contenido de humedad varío entre 4,16-6,13%, la densidad entre 0,27-0,47 g/cm3, el poder calórico entre 31 294-32 649 kJ/kg, las cenizas entre 1,51-3,33 %, el contenido de volátiles entre 9,4-18,69 % y el carbono fijo entre 73,32-80,05%, el módulo de elasticidad dinámico entre 1,08-2,59 Pa, la fuerza máxima en compresión fue de 88,64-237,60 kg y esfuerzo máximo varío entre 37,71-88,52 kg/cm2. En la evaluación de las propiedades química: el análisis elemental mostró la tendencia C>O>H>N>S, macronutrientes N>K>Ca>Mg>P>S y micronutrientes Fe> Cu>Mn >B> Zn. Como conclusión general, el carbón producido por la empresa se encuentran dentro de los parámetros que dictan las normas que regulan su calidad para su comercialización pero, el tratamiento TS superó todos los parámetros de calidad.

The aim of this study was to investigate the production process of coal produced by Tectona grandis L.f., waste in the pit of land method for the company Ecobosques, Cutris, Alajuela, Costa Rica and determine their physical, fuel, mechanical and chemical properties. Coal produced three treatments, according to the type of raw material, sawn-wet (SW), log-wet (LW) and log-dry (LD) were established. Additionally it was compared to two other commercial coals. The highest yield was obtained in LD (24%), the average carbonization time was 4.32 days, and wood consumption on average was 1.06% regarding the initial charge, in gases collected at a concentration of 0.13 g / ml solid matter. Investment costs for the coal were ₡64475 and production ₡668252 (₡203/kg). Annually obtainable 6302 kg coal to receive a gross income of ₡ 4203434 as per lower yield (13%) and available waste. In the quality assessment, it was found that the moisture content goes from 4.16 to 6.13 %, density from 0.27 to 0.47 g/cm3, the caloric power 31294-32649 kJ/kg, the ashes from 1.51 to 3.33%, the volatile content of 9.4 to 18.69% and fixed carbon 73.32 to 80.05%. The dynamic elasticity modulus of 1.08 to 2.59 Pa, maximum compression force of 88.64 to 237.60 kg and maximum stress in the force went from 37.71 to 88.52 Kg/cm2. In the assessing of chemical properties: elemental analysis showed the tendency C>O>H>N>S, macronutrients N>K>Ca>Mg>P>S and micronutrients Fe>Cu>Mn>B>Zn. As general conclusion the coal produced by the company is within the parameters that dictate the rules of regulation for their marketing quality, however the LD treatment exceeds all quality parameters.