Efecto catalítico del Na2CO3 sobre la pirólisis de los residuos del sorgo (Sorghum bicolor L. Moench)

Abstract

espanolEn el presente estudio se evaluo el efecto catalitico del Na2CO3 sobre la pirolisis de las hojas y tallos de sorgo en el rango de temperaturas de 20 a 800 °C a tres velocidades de calentamiento usando el analisis termogravimetrico acoplado a espectroscopia infrarroja (TGA-FTIR). Los resultados fueron ajustados con el modelo de orden de reaccion n, metodo isoconversional y modelo de distribucion de energias de activacion. Este ultimo modelo se ajusto adecuadamente con tres pseudocomponentes a las derivadas de las curvas de termogravimetria experimentales. Los parametros cineticos calculados para la energia de activacion y factor pre-exponencial se encuentran en un rango de 159 a 195 kJ/mol y 5.16E+13 a 5.13E+14 s-1, respectivamente. El analisis de los espectros IR permitio identificar los compuestos CO2, H2O, CH4, CO, HCN, C4H4O, HCOOH y CH3COOH como los gases evolucionados durante la descomposicion termica. Por otra parte, en las curvas termogravimetricas se evidencia que la adicion del carbonato de sodio como catalizador disminuye las temperaturas pico del proceso de pirolisis de los residuos del sorgo y disminuye la energia de activacion asociada a los procesos de pirolisis de lignina y hemicelulosa en las hojas y tallos de sorgo. EnglishIn the present study, the catalytic effect of 푁푎2퐶푂3on the pyrolysis of sorghum leaves and stalks was evaluated in the temperature range of 20 to 800 °C at three heating rates using thermogravimetric analysis coupled to Fourier transform infrared spectroscopy (TGA-FTIR). The results were adjusted with the nth-order reaction model, the isoconversional method, and the distributed activation energy model (DAEM). The latter model fits properly with three pseudo components to the first derivative thermogravimetry curves. The kinetic parameters calculated for the activation energy and pre-exponential factor are in the range of 159 to 195 kJ/mol,and 5.16E+13 to 5.13E+14 s-1, respectively. The analysis of the IR spectra allowed us to identify compounds such as, CO2, H2O, CH4, CO, HCN, C4H4O, HCOOH,and CH3COOH as the gases evolved during thermal decomposition. Moreover, the thermogravimetric curves show that the addition of sodium carbonate as a catalyst decreases the peak temperatures of the pyrolysis process of sorghum residues, and reduces the activation energy associated with the lignin and hemicellulose pyrolysis processes of the sorghum leaves and stems.