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Pirolisis
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Pirolisis y Descomposición Térmica
La pirolisis es la descomposición química de materiales orgánicos (biomasa, carbón, plásticos) a altas temperaturas en ausencia total de oxígeno (o con flujo de aire severamente restringido). A diferencia de la combustión, que consume la biomasa produciendo dióxido de carbono y agua, la pirolisis rompe polímeros complejos produciendo combustibles sólidos, líquidos y gaseosos de alto valor energético.
Proceso Principal y Fenómenos
Cuando la biomasa (como la madera) se calienta en un recipiente sellado sin oxígeno:
- Secado (hasta 200 °C): El agua contenida en las paredes celulares se evapora y escapa.
- Pre-Pirolisis (200 °C - 280 °C): La hemicelulosa se descompone, liberando ácido piroleñoso, monóxido de carbono y dióxido de carbono.
- Reacción Exotérmica Principal (280 °C - 500 °C): La celulosa y la lignina se descomponen rápidamente. Se liberan vapores volátiles pesados que se condensan en Alquitrán, bioaceite y Metanol (alcohol de madera), junto con gas de madera (gas de síntesis).
- Finalización del Carbón Vegetal (por encima de 500 °C): Un residuo de Carbón vegetal casi de carbono puro permanece en el recipiente, con alta densidad calórica y combustión libre de humo.
Aplicaciones Prácticas
- Producción de Carbón Vegetal: Obtención de combustible metalúrgico concentrado y de alta temperatura para fundición de hierro.
- Destilación de Madera: Recuperación de subproductos químicos valiosos: metanol, ácido acético, pez de pino y alquitrán de creosota.
- Generación de Gas de Madera: Alimentación directa de gases volátiles a motores de combustión interna o quemadores mediante un Gasificador de Madera.
- Coquización del Carbón: Conversión de carbón bituminoso en Coque de alta pureza para altos hornos.
Cómo realizar la pirolisis (Método de retorta)
- Recipiente Hermético: Colocar madera seca apretada dentro de un tambor de acero sellado o retorta de arcilla con un tubo pequeño para escape de gas.
- Calentamiento Externo: Hacer un fuego exterior debajo y alrededor del recipiente para calentar la biomasa de forma indirecta entre 400 °C y 600 °C.
- Combustión del Gas de Escape: A medida que los gases volátiles salen por el tubo, encenderlos; alimentan el fuego exterior, haciendo el proceso autosostenible.
- Condensación (Opcional): Hacer pasar los gases que escapan por un tubo de cobre enfriado con agua para condensar alquitrán líquido, espíritu de madera y ácido piroleñoso.
- Enfriamiento: Dejar enfriar por completo el recipiente sellado antes de abrirlo para evitar que el carbón vegetal caliente se inflame espontáneamente al contacto con el aire.
Límites y Precauciones de Seguridad
- Riesgo de Explosión: Los recipientes sellados bajo presión pueden reventar si los tubos de escape se obstruyen con alquitrán condensado.
- Vapores Tóxicos: Los gases liberados contienen niveles peligrosos de Monóxido de Carbono (CO) y compuestos orgánicos tóxicos; la pirolisis siempre debe realizarse al aire libre o en áreas bien ventiladas.
- Combustión Espontánea: El carbón vegetal recién producido debe enfriarse sellado del oxígeno, o se incendiará inmediatamente al contacto con el aire.