Nuevo Bio-char Pyroco ayuda a reducir la contaminación

RMIT University engineers have created an affordable biosolids-derived activated bio-char called PYROCO. The new bio-char could help the industrial sector reduce pollution and improve bio-oil quality. Additionally, it opens the door for further innovation in the sustainable catalytic pyrolysis sector. Here’s what you need to know.

¿Qué son los bio‑aceites y cómo se fabrican?

Bio‑aceites son un campo en expansión dentro del mercado de energías renovables. La tecnología ha existido durante muchas décadas. Sin embargo, los avances recientes han hecho posible una producción de bio‑aceites más sostenible y económica.

Los bio‑aceites se elaboran a partir de residuos orgánicos, que a menudo son ricos en oxígeno. Cabe destacar que un proceso termoquímico llamado pirólisis se utiliza comúnmente para crear bio‑aceites. Ayuda a descomponer compuestos complejos como ácidos, alcoholes y cetonas.

Comprender la pirólisis en la producción de biocombustibles

La pirólisis requiere calentar la biomasa a más de 500 °C mientras se elimina el oxígeno del material. Esta acción ayuda a descomponer los polímeros rápidamente. Cabe destacar que la pirólisis difiere de la combustión al eliminar el oxígeno de la ecuación.

La historia de la pirólisis: del carbón vegetal al biochar

Es interesante observar que la pirólisis es un proceso que la humanidad ha utilizado durante siglos. Las culturas antiguas la empleaban para crear carbón vegetal y café tostado. Algunos registros se remontan a los antiguos egipcios, que usaban la pirólisis en su proceso de embalsamamiento de momias.

Desafíos de la pirólisis: emisiones, consumo energético y seguridad

Existen varios problemas que los sistemas de pirólisis actuales deben afrontar para lograr operaciones más sostenibles. En primer lugar, las emisiones gaseosas son nocivas para el medio ambiente. Hacen poco por prevenir un tipo de contaminación y, en cambio, generan otro problema.

Además, los requerimientos energéticos son elevados. Iniciar un fuego capaz de descomponer los polímeros requiere tiempo y energía. Asimismo, existen riesgos inherentes al mantener el fuego y el oxígeno separados. En algunos casos, una exposición súbita al oxígeno puede provocar la combustión accidental del material orgánico.

¿Qué es el biochar? Beneficios, composición y usos

El biochar es el subproducto de la pirólisis de biomasa. Su composición química es bastante simple, compuesta principalmente de carbono y cenizas, lo que le confiere características únicas. Por un lado, al estar hecho de materiales orgánicos, está destinado a ser enterrado en el suelo en lugar de quemarse. Cabe destacar que algunas de las principales fuentes de biochar incluyen estiércol, huesos de fruta, ramitas, residuos forestales, restos de alimentos y mucho más.

El biochar aporta numerosos beneficios al sector agrícola. Muchos lo consideran un valioso complemento a los fertilizantes. Cuando se entierra, el biochar ofrece alta retención de nutrientes y agua. Además, mejora la fertilidad del suelo durante más tiempo que los fertilizantes tradicionales por sí solos.

PYROCO: Un catalizador de biochar revolucionario de RMIT

El estudio “Role of carbon-catalyst on upgrading the pyrolysis vapors of spent Eucalyptus nicholii biomass: Towards sustainable phenolics production,”¹ publicado en Renewable Energy, cuestiona la suposición de que el bio‑char se usa mejor con fines agrícolas. Introduce una forma novedosa de utilizar el bio‑char como catalizador que, al emplearse con vapor de parafina, reduce la energía necesaria para llevar a cabo el proceso de pirólisis.

Fuente – RMIT University

El ingeniero demuestra cómo su bio‑char puede dirigirse tanto a funcionalidades fenólicas como a hidrocarburos. Específicamente, el estudio utiliza biomasa del sauce menta (Eucalyptus nicholii). Esta planta nativa australiana produce una gran cantidad de materia prima, lo que la convierte en una solución ideal para los experimentos.

Como parte de este estudio, los ingenieros analizaron en profundidad el impacto del bio‑char activado derivado de biosólidos sobre la pirólisis de la biomasa gastada de Eucalyptus nicholii y su composición de bio‑oil.

Convertir residuos orgánicos en bio‑oil renovable

Como primer paso del experimento, la materia prima del sauce menta se recolectó en una de las granjas locales del investigador. Cabe destacar que la materia prima se mantuvo fresca antes de enviarse directamente al proceso de destilación al vapor. Este paso generó un residuo sólido que luego se envió al horno.

El residuo se calentó a 105 °C durante la noche. Este paso elimina cualquier humedad residual del material. A continuación, el equipo filtró el material a un tamaño de partícula de 100–300 μm. Este material final se probó frente a alternativas comercialmente disponibles.

Los ingenieros observaron que la composición había cambiado a una mezcla de fenólicos (69,7 %) e hidrocarburos (13,7 %). Estos datos sugieren que el nuevo proceso mejoró significativamente la selectividad de fenólicos e hidrocarburos en el bio‑oil.

De esta manera, la investigación ayuda a la comunidad a comprender mejor cómo una mayor selectividad de fenólicos e hidrocarburos potencia el efecto de los carbon‑catalizadores sobre las propiedades del bio‑oil y la energía de activación.

Cómo RMIT probó el catalizador de biochar PYROCO

Los ingenieros realizaron varias pruebas para garantizar la precisión de su estudio.  El equipo comenzó creando pirólisis catalítica en un reactor tubular de cuarzo de 27 mm por 680 mm y un horno Carbolite. Se utilizó una criba cerámica con una porosidad de 3 (16–40 μm) como placa distribuidora de gas. Esta se ubicó a 320 mm por encima del fondo del reactor antes de aplicar calor.

El reactor mostró algunos resultados interesantes. Por un lado, los ingenieros observaron que podían reducir la contaminación química durante la pirólisis mediante su estrategia avanzada. Este enfoque elimina los químicos de alta emisión y los reemplaza por biochar de baja emisión.

Además, el equipo demostró que los carbon‑catalizadores desempeñan un papel vital en el rendimiento del bio‑oil. Parte de esta efectividad se debe a cómo el nuevo biochar facilita las reacciones de desoxigenación y decarbonilación requeridas.

Cómo PYROCO reduce las emisiones y mejora la calidad del bio‑oil

El estudio de pirólisis aporta numerosos beneficios al mercado. La principal ventaja es que ofrece una valiosa alternativa ecológica al statu quo. Este proceso podría utilizarse para ayudar a eliminar químicos no deseados y otros contaminantes de diversos lugares.

Ya, el equipo afirma que la tecnología puede destruir potencialmente el 99,99 % de los PFAs en biosólidos. Esto haría que los vertederos fueran mucho más seguros. Además, al convertir este material en biochar libre de PFAs, se abre la puerta a varios escenarios de uso que se alinean con los objetivos de emisiones netas cero de carbono de los gobiernos a nivel mundial.

Aplicaciones reales de PYROCO y planes de comercialización

Existen varias aplicaciones reales para esta tecnología. Por un lado, ofrece una forma sostenible de reducir las emisiones de dióxido de carbono al reemplazar productos de alta emisión. A continuación, se presentan otras aplicaciones reales que podrían tener un impacto positivo en la economía.

Industrial

El bio‑char mejorado podría convertirse en un componente crítico de la cadena de suministro sostenible de bio‑aceites. Actualmente, estos materiales son esenciales en la producción de químicos como resinas, lubricantes y aditivos. Este estudio podría ayudar a reducir costos y mejorar la productividad en el sector industrial.

Este mercado utiliza el biochar como un valioso catalizador en procesos industriales más complejos. Por lo tanto, reducir el costo y mejorar la calidad del biochar podría generar mayores retornos.

Los ingenieros declararon que su investigación está lista para producción. Actualmente están explorando formas de llevar la tecnología a una escala comercial. Además, al analizar más a fondo las finanzas del mercado, se observa que se prevé que el bio‑char alcance un potencial de mercado global de 3.300 millones de dólares para el próximo año. Todos estos factores apuntan a una rápida implementación de esta tecnología en los próximos meses y años.

¿Quién desarrolló PYROCO? Conoce al equipo de investigación

La Universidad RMIT lideró el estudio Pyroco. Colaboró estrechamente con ingenieros de South East Water, Intelligent Water Networks y el Indian Institute of Petroleum. Específicamente, el informe menciona a Ramandeep Kaur, Bhavya B. Krishna, Nimesha Rathnayake, Thallada Bhaskar y Kalpit Shah como los principales colaboradores.

Impresionantemente, el estudio Pyroco recibió financiación mediante una subvención de 3 millones de dólares del Gobierno australiano. Concretamente, los fondos se destinarán a una planta de filtración de agua que utilizará el sistema para convertir aguas residuales tratadas (biosólidos) en un producto rico en carbono llamado biochar.

Enfoque de acciones: una empresa química a observar

El sector de los biocombustibles está en auge, con más fabricantes que buscan crear alternativas sostenibles a los sistemas industriales críticos que se utilizan hoy. Estas empresas emplean procesos ancestrales como la pirólisis, combinados con tecnología de vanguardia, para crear alternativas más limpias y eficaces. A continuación, una empresa que sigue siendo un espíritu pionero en el mercado.

Olin Corporation

Olin Corporation (OLN ) ingresó al mercado en 1892. Este proveedor de productos químicos con sede en EE. UU. se ha convertido en una opción de acciones reputada. La compañía opera en 3 mercados bajo las marcas Chlor Alkali Products, Vinyls y Winchester. Esta última es probablemente la que ya conoces debido a su larga historia en el sector de armas de fuego.

Los segmentos Chlor Alkali Products y Vinyls ofrecen una variedad de productos, incluidos percloroetileno, ácido clorhídrico, monómeros de cloruro de vinilo, cloruro de metilo, cloruro de metileno, cloroformo, tetracloruro de carbono e hidrógeno. La compañía cuenta con una amplia base de clientes en Estados Unidos, Europa, Asia Pacífico, América Latina y Canadá.

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Pyroco: hacer la pirólisis más asequible podría mejorar la vida de millones

Al profundizar en la presencia de la pirólisis en una variedad de tareas industriales, se puede observar cómo este desarrollo podría ayudar a reducir costos y mejorar la sostenibilidad de manera significativa. Por ello, este equipo de ingenieros merece elogios por su ingenio y determinación. Ahora, el equipo busca escalar su proceso para generar un impacto real.

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Estudios citados:

^{1. Kaur, R., Krishna, B. B., Rathnayake, N., Bhaskar, T., & Shah, K. (2024). Rol del catalizador de carbono en la mejora de los vapores de pirólisis de biomasa gastada de Eucalyptus nicholii: Hacia una producción sostenible de fenólicos. Renewable Energy, 214, 1239–1250. https://doi.org/10.1016/j.renene.2024.01.180}