Modelado Predictivo Basado en Elementos de Bioproductos de Licuefacción Hidrotermal Derivados de Residuos de Maíz

Área de la Ciencia:

• Conversión de Biomasa
• Ingeniería Química
• Energías Renovables

Sus antecedentes:

• La licuefacción hidrotermal (HTL) ofrece beneficios energéticos sobre la pirólisis al eliminar el secado de la biomasa. La predicción simultánea de los rendimientos y las características de los productos de la HTL sigue siendo un desafío.
• Un modelado preciso es crucial para optimizar los procesos de HTL y comprender las vías de conversión de la biomasa.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un modelo cinético novedoso basado en elementos para predecir los rendimientos y las características del combustible de los productos de la licuefacción hidrotermal.
• Validar el modelo utilizando datos experimentales de la HTL de residuos de maíz.
• Investigar la influencia de los parámetros operativos en la distribución y composición de los productos.

Principales métodos:

• Desarrollar un modelo cinético basado en elementos que incorpore la temperatura, el tiempo de residencia, la carga sólida y la composición elemental (C, H, N, O).
• Realizar experimentos de HTL en residuos de maíz a través de temperaturas (250–350 °C) y tiempos de residencia (5–60 min).
• Analizar los productos sólidos y líquidos para determinar la composición elemental y el contenido de cenizas; utilizar MATLAB para la predicción del modelo y el análisis de datos.

Principales resultados:

• El modelo predijo con precisión los rendimientos, los valores caloríficos superiores y las características del combustible del residuo sólido y el bioaceite pesado.
• Las características del combustible predichas para los residuos sólidos se alinearon con los datos observados en el diagrama de van Krevelen.
• La relación atómica H/C del bioaceite pesado predicho coincidió con los datos experimentales; se identificaron relaciones de función de potencia que indicaban un comportamiento no lineal con la carga sólida variable.

Conclusiones:

• El modelo cinético basado en elementos proporciona un marco teórico sólido para predecir los resultados de los productos de HTL a partir de biomasa.
• La capacidad del modelo para predecir rendimientos y características ayuda a optimizar la HTL para la producción de biocombustibles.
• La comprensión de la relación no lineal entre la carga sólida y las fracciones de producto mejora el control y la eficiencia del proceso.