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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

0

20

40

60

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100

120

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160

180

200

220

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0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360

Tem

pe

ratu

ra (°

C)

Tiempo (min)

Biochar corrida 1

Temperatura al centro Temperatura en la periferia

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0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360

Tem

pe

ratu

ra (°

C)

Tiempo (min)

Biochar corrida 2

Temperatura al centro Temperatura en la periferia

4.1 Resultados pirólisis

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

260

280

300

320

340

360

380

400

420

440

460

480

500

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360

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!