Obtaining and characterizing biochar from Eichhornia crassipes using a solar pyrolysis reactor prototype
| Autores principales: | , |
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| Formato: | Online |
| Idioma: | spa eng |
| Publicado: |
Universidad Nacional, Costa Rica
2022
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| Acceso en línea: | https://www.revistas.una.ac.cr/index.php/ambientales/article/view/17789 |
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Universidad Nacional de Costa Rica |
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Revista de Ciencias Ambientales |
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Jardón-Medina, Alán Gerardo Ortiz-Fernández, Alejandro |
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Obtención y caracterización de biocarbón a partir de Eichhornia crassipes usando un prototipo de reactor de pirólisis solar Obtenção e caracterização de biocarvão de Eichhornia crassipes usando um protótipo de reator de pirólise solar |
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AMBIENTALES177892024-07-15T15:31:58Z Obtaining and characterizing biochar from Eichhornia crassipes using a solar pyrolysis reactor prototype Obtención y caracterización de biocarbón a partir de Eichhornia crassipes usando un prototipo de reactor de pirólisis solar Obtenção e caracterização de biocarvão de Eichhornia crassipes usando um protótipo de reator de pirólise solar Jardón-Medina, Alán Gerardo Ortiz-Fernández, Alejandro Bioenergy; biomass; charcoal; solar energy; wetlands. Bioenergía; biomasa; carbón vegetal; energía solar; humedal. Bioenergia biomassa carvão vegetal energia solar zonas úmidas [Introduction]: Latin America has extensive wetland areas of international importance, since these wetlands preserve wildlife, acting as a source and purifier of water; protecting us from floods, droughts, and other environmental disasters. However, these wetlands are threatened by eutrophication and aquatic weeds, such as the water lily in La Presa, La Vega, Jalisco, Mexico. [Objective]: The present investigation provides an alternative for the sustainable management of the water lily (Eichhornia crassipes) by obtaining biochar and its evaluation. [Methodology]: A functional prototype of a solar pyrolysis reactor was developed, running 36 tests to pyrolyze water lily samples with 17-23% humidity, applying a 5 in Hg vacuum at different temperatures (170, 200 and 230 ºC) and residence times (120, 150, 180 and 210 min); finding the best yield of biochar by the response surface method. [Results]: The optimal conditions in the reactor were found at 170 ºC, with a residence time of 171.8 min. The biochar presented a calorific value of 17.56 MJ/kg, 20.11 % by weight of fixed carbon and 6.89 C/H (carbon-hydrogen) ratio. [Conclusions]: This proposal provides evidence for a new solar pyrolytic reactor that processes water lily to produce high calorific biochar or to fix carbon, which could be a solution to one of the effects of eutrophication. [Introducción]: Latinoamérica dispone de humedales que preservan la vida silvestre, actuán como fuente purificadora del agua y previenen las inundaciones, las sequías y otros desastres ambientales. Sin embargo, estos humedales están amenazadas por la eutrofización y por las malezas acuáticas, como es el caso del lirio acuático en la Presa, La Vega, Jalisco, México. [Objetivo]: La presente investigación proporciona una alternativa para el manejo sustentable del lirio acuático (Eichhornia crassipes) por medio de la obtención de biocarbón y su evaluación. [Metodología]: Se desarrolló un prototipo funcional de reactor de pirólisis solar, ejecutándose 36 pruebas para pirolizar muestras de lirio acuático con 17-23 % de humedad, aplicando vacío de 5 in Hg en diferentes temperaturas (170, 200 y 230 ºC) y tiempos de residencia (120, 150, 180 y 210 min); encontrándose el mejor rendimiento de biocarbón por el método de superficie de respuesta. [Resultados]: La optimización del rendimiento se encontró a 170 ºC con un tiempo de residencia de 171.8 min. El biocarbón presentó un poder calorífico de 17.56 MJ/kg, 20.11 % en peso de carbón fijo y 6.89 de relación C/H (carbono-hidrógeno). [Conclusiones]: Esta propuesta aporta evidencia sobre un nuevo reactor pirolítico solar que procesa el lirio acuático para la producción de biocarbón con alto poder calorífico o como un medio para fijar el carbono, que podrían ser una solución a uno de los efectos de la eutrofización. [Introdução]: A América Latina possui zonas úmidas que preservam a vida selvagem, atuam como uma fonte purificadora de água e previnem enchentes, secas e outros desastres ambientais. No entanto, essas zonas úmidas estão ameaçadas pela eutrofização e por ervas daninhas aquáticas, como é o caso do nenúfar em La Presa, La Vega, Jalisco, México. [Objetivo]: Esta pesquisa fornece uma alternativa para o manejo sustentável do jacinto-de-água (Eichhornia crassipes) por meio da obtenção e avaliação do biocarvão. [Metodologia]: Foi desenvolvido um protótipo funcional de um reator de pirólise solar, executando 36 testes para pirolisar amostras de jacinto-de-água com 17-23 % de umidade, aplicando um vácuo de 5 in Hg em diferentes temperaturas (170, 200 e 230 ºC) e tempos de residência (120, 150, 180 e 210 min); encontrando o melhor rendimento de biochar pelo método de superfície de resposta. [Resultados]: A otimização do desempenho foi encontrada a 170 ºC com um tempo de residência de 171,8 min. O biocarvão apresentou poder calorífico de 17,56 MJ/kg, 20,11 % em peso de carbono fixo e relação C/H (carbono-hidrogênio) de 6,89. [Conclusões]: Esta proposta fornece evidências para um novo reator pirolítico solar que processa jacinto-de-água para a produção de biocarvão de alto poder calorífico ou como meio de fixar carbono, o que poderia ser uma solução para um dos efeitos da eutrofização. Universidad Nacional, Costa Rica 2022-12-05 info:eu-repo/semantics/article info:eu-repo/semantics/publishedVersion Journal articles Artículo Artigo application/pdf text/html application/epub+zip audio/mpeg audio/mpeg https://www.revistas.una.ac.cr/index.php/ambientales/article/view/17789 10.15359/rca.57-1.13 Tropical Journal of Environmental Sciences; Vol. 57 No. 1 (2023): January-June; 1-23 Revista de Ciencias Ambientales; Vol. 57 Núm. 1 (2023): Enero-Junio; 1-23 Revista de Ciencias Ambientales; v. 57 n. 1 (2023): Janeiro-Junho; 1-23 2215-3896 1409-2158 spa eng https://www.revistas.una.ac.cr/index.php/ambientales/article/view/17789/26712 https://www.revistas.una.ac.cr/index.php/ambientales/article/view/17789/26713 https://www.revistas.una.ac.cr/index.php/ambientales/article/view/17789/26714 https://www.revistas.una.ac.cr/index.php/ambientales/article/view/17789/26720 https://www.revistas.una.ac.cr/index.php/ambientales/article/view/17789/26721 Derechos de autor 2022 Revista de Ciencias Ambientales |