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Ing. Ramón Agustín Bacre González
Octubre, 2012
Universidad Nacional Autónoma de
México
2do Congreso Nacional de Investigación en
Cambio Climático
“Estabilización de carbono orgánico de residuos
de jardín por pirólisis y composteo aerobio.”
1. Objetivo General
2. Definiciones y conceptos 2.1 Pirólisis
2.2 Biochar
2.3 Proceso de composteo
2.4 Materia prima
3. Metodología 3.1 Caracterización inicial
3.2 Homogenización
3.3 Sistemas de composteo y pirólisis
4. Resultados e Implicaciones 4.1 Resultados pirólisis 4.2 Resultados composteo
4.3 Discutir implicaciones
5. Conclusiones
Contenidos:
1. Objetivo general de la investigación:
“Conocer la proporción de carbono orgánico estabilizado
por los sistemas de composteo aerobio y pirólisis-
biochar”
¿Cómo se logrará eso?
Idea general
Sistema
Aerobio
Composta
Sistema
Anaerobio
Biochar
Parámetros:
-Temperatura
-Tiempos de residencia.
-Humedad -Tamaños de p.
-Δ necesaria
¿Qué esta entrando?
-Masa
-C/N
¿Qué está saliendo?
-¿Cuánto C atrapo?
(alícuotas y por B de M)
-¿Cuánto se mineraliza?
-Caracterización
2. Definiciones y conceptos 2.1 Pirólisis
• Se basa en que la mayoría de sustancias orgánicas se pueden “romper” por medio de temperatura
• El rompimiento se realiza en un ambiente anóxico y es un proceso endotérmico (combustible externo)
• Se producen reacciones de condensación en fracciones líquidas, gaseosas y sólidas (C)
• Otros términos: termólisis, condensación destructiva y gasificación (prod. de energía/sin aportes externos)
• Reacción principal:
Materia orgánica + Δ gases + líq. + carbón
Reacciones secundarias recurrentes:
CO + H2O CO2 + H2 + Δ
C + H2O CO2 + H2 – Δ
C + CO2 2CO – Δ
C + O2 CO2 + Δ
C + 2H2 CH4 + Δ
• Biochar es el “carbón vegetal” o “charcoal”
producido por pirólisis de biomasa.
• Difiere con el “charcoal” en el sentido que
su uso primario NO es combustible, sino
para el secuestro del carbono atmosférico
y su uso en suelos.
2.2 Biochar
2.3 Proceso de Composteo
• Es un proceso térmico-biológico
• El material resultante es rico en material
orgánico, con precursores de ácidos
fúlvicos.
• Rico en carbono orgánico
2.4 Materia prima
1,500 ton/año en C.U.
(fuente planta de composteo, UNAM)
3. Metodología
3.1 Caracterización inicial
3.1 Caracterización inicial
• Relación C/N
Muestra % C total % N total
Pasto 41.43 1.16
41.48 1.20
Triturado 47.67 0.57
47.53 0.57
Acículas 49.37 0.93
49.48 1.06
Encino 47.84 1.05
47.34 1.07
Residuos de Jardín
Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Promedio Desv est
Hemicelulosa 17.18 14.38 12.28 14.61 % 2.46
Celulosa 32.33 31.35 31.42 31.70 % 0.55
Lignina 17.47 20.39 21.9 19.92 % 2.25
• Para el proceso de homogenizado se realizó el siguiente procedimiento:
– Determinación teórica de la mezcla • Fijando C/N cercano a 30 y Θ en 55-60 %
• Solución de balance de materia
– Procedimiento de cuarteo
3.2 Homogenización
3.2 Homogenización
3.2 Homogenización
3.2 Homogenización
3.3 Pirólisis y composteo
4.1 Resultados pirólisis
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Tem
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Tiempo (min)
Biochar corrida 1
Temperatura al centro Temperatura en la periferia
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Tem
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Tiempo (min)
Biochar corrida 2
Temperatura al centro Temperatura en la periferia
4.1 Resultados pirólisis
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Tem
pe
ratu
ra (°
C)
Tiempo (min)
Biochar corrida 3
Temperatura al centro Temperatura en la periferia
4.1 Resultados pirólisis
BIOCHAR
Peso cilindro: 25.02 kg
CORRIDA 1 Leña: 10.41 kg
Peso total entrada: 45.17 kg Peso total salida: 32.79 kg 11.92 kg
Masa inicial sustrato: 20.15 kg Masa Biochar: 7.77 kg 11.5 kg
Rendimiento: 0.38560794 12.79 kg
38.56 % Leña total: 46.62 kg
CORRIDA 2 Leña: 13.55 kg
Peso total entrada: 42.72 kg Peso total salida: 31.72 kg 7.895 kg
Masa inicial sustrato: 17.7 kg Masa Biochar: 6.7 kg 6.095 kg
Rendimiento: 0.37853107 16.48 kg
37.85 % Leña total: 44.02 kg
CORRIDA 3 Leña: 12.115 kg
Peso total entrada: 46.02 kg Peso total salida: 33.38 kg 11.465 kg
Masa inicial sustrato: 21 kg Masa Biochar: 8.36 kg 11.27 kg
Rendimiento: 0.39785714 11.275 kg
39.79 % Leña total: 46.125 kg
Rendimiento promedio: 38.73 %
Varianza: 0.96
Desviación estándar: 0.98
4.1 Resultados pirólisis
4.2 Resultados composteo
4.2 Resultados composteo
4.2 Resultados composteo
4.2 Resultados composteo
Masa final
Rotoplas 1 (kg)
Agua inicial Masa inicial Agua final Masa final Rendimiento
110.026989 137.583011 68.6121091 59.9078909 0.43543088 43.54 %
Rotoplas 2
106.678767 133.396233 72.685486 63.464514 0.47575942 47.58 %
Rotoplas 3
112.510939 140.689061 87.2403176 62.0396824 0.44097019 44.10 %
Rendimiento Promedio:
45.07 %
Desviación estándar:
2.00
Composta
4.3 Discutir implicaciones
• Captura de CO2
• Estrategias de mitigación
• Biochar, ¿Su uso solo en suelos?
• Industria de materiales
Conclusiones
• Como estrategia de captura de CO2
• Como estrategia energética
• Como estrategia de mejora de suelos
¡MUCHAS GRACIAS POR SU
ATENCIÓN!
Aplausos!
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