Evolved gas analysis of cassava (Manihot esculenta) industrial waste

Abstract

ResumenIntroducción− La pirólisis de residuos agroindustriales es una alternativa para generar combustibles líquidos de segunda generación. Objetivo− Determinar la cinética de la pirólisis de residuos industriales de yuca y de formación de productos. Metodología− Se estudió la pirólisis de residuos provenientes de la industria del almidón de yuca utilizando termogravimetría acoplada a espectrometría de masas. Los datos termogravimétricos fueron ajustados al modelo cinético de distribución de energías de activación, siendo necesario el uso de solo un pseudocomponente. Resultados− La pirólisis de las muestras calentadas a velocidades inferiores a 30 K/min mostró valores de los paráme-tros cinéticos diferentes a los de la pirólisis de las muestras calentadas a velocidades superiores a 50 K/min, lo cual sugiere un cambio de mecanismo con la velocidad de calentamiento. Los valores obtenidos de los parámetros cinéticos de la pirólisis de los residuos estudiados se encuentran en el rango reportado por la literatura para otros tipos de biomasa. Se identificaron 23 relaciones m/z en los gases desprendidos de la muestra con suficiente relación señal/ruido. Las señales de espectrometría de masas seleccionadas fueron ajustadas con el modelo DAEM utilizando los parámetros cinéticos obtenidos con los datos termogravimétricos. Conclusiones− Se lograron buenos resultados de ajuste con el modelo DAEM de un solo pseudocomponente para la mayoría de las relaciones m/z. La falta de ajuste para algunas relaciones m/z se puede atribuir a reacciones secundarias en fase gaseosa. Palabras clave− Análisis termogravimétrico; cinética; espectrometría de masas; pirólisis; biomasa Abstract Introduction− The pyrolysis of agro-industrial waste is an alternative to produce second generation liquid fuels. Objective−Determine the kinetics in the pyrolysis process of cassava industrial waste as well as of evolved product formation. Methodology− Pyrolysis of waste from cassava starch processing was studied via thermogravimetric analysis coupled to mass spectrometry. Thermogravimetric data were adjusted to the distributed activation energy model with one pseudocomponent. Results− Pyrolysis of samples heated at ramps below 30 K/min showed kinetics parameters with different values from the ones obtained for the samples heated at ramps above 50 K/min. This suggests a change in the pyrolysis reaction mechanism linked to heating rate. The kinetics parameters obtained in this work are in agreement with values reported for other biomass in literature. From the evolved gases, 23 m/z signals were identified with enough signal/noise ratio. Mass spectrometry signals were also adjusted with the distributed activation energy model using the kinetics parameters obtained from thermogravimetric data. Conclusions− Satisfactory results were achieved with the DAEM model with one pseudocomponent for most of m/z ratio. The lack of adjustment in some m/z ratio can be attributed to secondary reactions in the gas phase. Keywords− Thermogravimetric analysis; kinetics; mass s...