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El rol del proceso de pirólisis en la valorización de la biomasa de palma, la descarbonización de la economía y el tratamiento de residuos orgánicos agroindustriales

Foto: archivo Fedepalma
Nota técnica 

Por:

David Arturo Munar-Flórez 
Nidia Elizabeth Ramírez-Contreras
Jesús Alberto García-Núñez 

Programa de Procesamiento, Área Biorrefinería y Sostenibilidad de Cenipalma

Este artículo hace parte de los productos de divulgación del proyecto de inversión Investigación en la agroindustria de la palma de aceite del Fondo de Fomento Palmero, administrado por Fedepalma.

La implementación de un modelo de economía circular permite direccionar los procesos productivos hacia la reducción de residuos y la optimización de los subproductos generados. Gracias a la aplicación de este modelo se potencia la disminución de la demanda de materias primas y combustibles fósiles mediante el uso eficiente de los recursos naturales renovables, como la biomasa.

La economía circular necesita la adopción de tecnologías y procesos que transformen estas corrientes residuales en productos con valor agregado. En el contexto colombiano, específicamente en el sector de la palma de aceite, ha tomado relevancia el proceso de pirólisis como tecnología para valorizar la biomasa residual. Este proceso ofrece una solución sostenible para la gestión y uso de estos residuos. La adopción de la pirólisis contribuye a la generación de productos renovables (gas de síntesis, líquidos de pirólisis y biochar) y fomenta la bioeconomía en el sector. Además, el uso del biochar permiten aumentar el secuestro de carbono en el suelo de las plantaciones, mejorar sus propiedades fisicoquímicas y lograr un manejo tecnificado de la biomasa residual¹.

Biocarbón de fibra de palma producido en Green Team ingeniería, Santander
Figura 1. Biocarbón de fibra de palma producido en Green Team ingeniería, Santander¹.

La pirólisis es un proceso termoquímico que se da a temperaturas mayores a 250°C²,  en el caso de la biomasa, esta es calentada en ausencia de oxígeno para obtener productos de valor agregado como biocarbón, gas de síntesis y alquitranes (aceites pirolíticos). El biocarbón es uno de los principales productos obtenidos a través de la pirólisis de biomasa y es un material versátil que puede ser utilizado en diversas aplicaciones, como la mejora de las propiedades fisicoquímicas del suelo, la adsorción de contaminantes y la producción de energía renovable (Figura 2). Asimismo, dependiendo de cómo se realice el proceso, contribuye al secuestro de carbono, lo que ayuda a mitigar el cambio climático³. En cuanto al gas de síntesis, su contenido de hidrógeno, monóxido de carbono y metano lo hacen un combustible con poder calorífico (PCI) alrededor de 7.2 MJ/m³ ⁴,⁵. Con respecto a los alquitranes y ácido piroleñoso, estos se forman al condensar los vapores producto de la reacción de pirólisis, formando dos fases, una liviana y una pesada. La fase liviana corresponde al alquitrán o los compuestos no solubles en agua y la fase pesada corresponde a la fase acuosa conocida como ácido piroleñoso o vinagre de madera (Figura 2).

Diagrama de operaciones principales de un proceso de pirólisis
Figura 2. Diagrama de operaciones principales de un proceso de pirólisis. Fuente: elaboración propia.

Las propiedades funcionales y rendimientos de los productos de la pirólisis dependen de la biomasa utilizada como materia prima y de las condiciones de operación del proceso. A mayor temperatura de reacción y velocidades de calentamiento, se obtendrá menor cantidad de biocarbón y más gases de síntesis, alquitranes y ácido piroleñoso². Dependiendo de la composición de la biomasa, el biocarbón y demás productos tendrán propiedades específicas para diferentes aplicaciones³.

En la actualidad, en el país, se están desarrollando iniciativas para la puesta en marcha de reactores de pirólisis para la valorización de la biomasa de palma. Empresas como Green Team ingeniería en el departamento de Santander y Sirius Regenerative solutions en el Meta, están liderando la adopción de este tipo de tecnología para valorizar la biomasa residual de la palma de aceite al:

  • Incorporar el biocarbón al suelo para mejorar sus propiedades.
  • Obtener productos a partir del alquitrán y ácido piroleñoso como, por ejemplo, combustibles renovables y soluciones para el manejo de plagas y enfermedades en los cultivos.

El proceso de pirólisis es una herramienta fundamental para impulsar la economía circular, no solo en el sector de la palma de aceite, sino también de otras industrias. Su adopción hace posible valorizar la biomasa residual proveniente del sector agroindustrial, contribuyendo así a la descarbonización de la economía y al tratamiento técnico y eficiente de los residuos. Este proceso no solo representa un avance en la sostenibilidad de la industria, sino también un paso hacia la gestión más inteligente y responsable de los recursos.


Referencias 

¹ D. A. Munar-Florez, D. A. Varón-Cardenas, N. E. Ramírez-Contreras, and J. A. García-Núñez, “Adsorption of ammonium and phosphates by biochar produced from oil palm shells: Effects of production conditions,” Results Chem., vol. 3, no. February, p. 100119, 2021, doi: 10.1016/j.rechem.2021.100119.
² J. A. Garcia-Nunez et al.Historical Developments of Pyrolysis Reactors: A Review, vol. 31, no. 6. 2017. doi: 10.1021/acs.energyfuels.7b00641.
³ Munar-Flórez, N. Ramírez-Contreras, and A. García-Núñez, Biocarbón como producto de la biomasa residual de palma de aceite, no. 41. 2022. [Online]. Available: www.cenipalma.org
⁴ P. Shi, G. Chang, Y. Guo, L. Wang, C. Wang, and Q. Guo, “Enhanced pyrolysis of palm kernel shell wastes to bio-based chemicals and syngas using red mud as an additive,” J. Clean. Prod., vol. 272, p. 122847, 2020, doi: 10.1016/j.jclepro.2020.122847.
⁵ Rathod, S. Jain, and M. R. Patel, “Thermodynamic analysis of biochar produced from groundnut shell through slow pyrolysis,” Energy Nexus, vol. 9, no. December 2022, p. 100177, 2023, doi: 10.1016/j.nexus.2023.100177.
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