Efecto catalítico del sulfato de zinc y el sulfato férrico en la pirólisis de la lignina/Catalytic effect of zinc sulfate and ferric sulfate on lignin pyrolysis

Abstract

Recurriendo al uso de la técnica análisis termogravimétrico, se estudió el efecto del sulfato de zinc y del sulfato férrico en el proceso de pirólisis de la lignina a tres velocidades de calentamiento. Se encontró que la pirólisis de la lignina pura se afecta muy poco con el cambio de las velocidad de calentamiento entre 10 y 100 °C/min, lo cual es inesperado por la naturaleza cinética de la pirólisis. La cinética de pirólisis de este componente de la biomasa fue estudiada teniendo en cuenta tres métodos de ajuste: el método diferencial con modelo de orden de reacción n, el método isoconversional y el modelo de distribución de energías de activación, DAEM. Los mejores ajustes, que permitieron calcular parámetros cinéticos aceptables, fueron obtenidos usando el último método. Los resultados evidencian la influencia de los catalizadores y de la velocidad de calentamiento en los procesos de pirólisis de la lignina en presencia de los sulfatos de estudio, que se confirma con la obtención de diferentes parámetros cinéticos. En términos generales, los sulfatos de zinc y férrico retardan el proceso de pirólisis de la lignina. Los resultados sugieren que los sulfatos de zinc y férrico cambian el mecanismo cinético de la pirólisis de la lignina.

The effect of ZnSO4 and Fe2(SO4)3 on the pyrolysis of cocoa shells: A tg-FTIR study

“…This implies that both catalysts modulate the concentrations of compounds released in the evolved gases, albeit without generating novel compounds. Similar shifts in product distribution have been noted in the pyrolysis of other biomasses under the influence of these catalysts, despite their protective or negligible impact on kinetic parameters [ 22 , 24 , 25 , 52 ]. Protective effects of these metals on cellulose have been suggested by Refs.…”

“…In contrast, in the pyrolysis of residues from the cassava starch industry, ferric sulfate exhibited a pronounced influence on lignin pyrolysis, while exerting negligible effects on cellulose and hemicellulose pyrolysis [ 54 ]. Moreover, both catalysts demonstrated an elevation in pyrolysis temperature and activation energy for lignin [ 25 ] and a reduction in hemicellulose pyrolysis temperature [ 24 ].…”

“…The activation energies for the reactions involved are considered to be distributed in a Gaussian distribution function with parameters E 0j and σ j . If the solution of a first-order kinetic equation at a given value of E is denoted as X j (t,E) , the x j functions of equation (1) can be calculated by means of equation (2) [ 30 , 46 ]. …”

“…Hydrolysis of these compounds can generate glucose and be used to synthesize chiral polymers such as glucan [ 24 ]. Similarly, it has been found that both ferric sulfate and zinc sulfate change the thermogram profile of lignin [ 25 ]. The pyrolysis of waste biomass and hydrocarbonized materials impregnated with iron (Fe) demonstrated that this metal enhances the degree of carbonization, resulting in lower H/C ratios [ 26 ].…”