Carbonización hidrotermal: una solución para el tratamiento y disposición de residuos orgánicos

La carbonización hidrotermal (HTC por su sigla en inglés), es un proceso termoquímico que al someter biomasa húmeda a temperaturas moderadas (180 a 260°C) bajo ciertas condiciones, la convierte en un compuesto sólido similar al carbón llamado biocarbón. 

Se trata de una tecnología limpia que permite disponer de residuos en forma sustentable, sin recurrir a vertederos y contribuyendo a una gestión verde al interior de la empresa, sin la necesidad del uso intensivo de energía para el secado de la biomasa, antes o durante el proceso. 

 

¿Qué hacemos?

El Centro de Biotecnología de Fraunhofer Chile asesora el diseño, validación y escalamiento de una planta de carbonización hidrotermal para procesar residuos orgánicos de diversos orígenes. 

 

Proceso de transformación de biomasa en biocarbón

El proceso de carbonización hidrotermal es exotérmico (desprende energía como calor) y reduce el contenido de hidrógeno y oxígeno de la biomasa, principalmente mediante reacciones de deshidratación y descarboxilación, con el objetivo de elevar su contenido de carbono y lograr un mayor poder calorífico. Una solución acuosa de biomasa se somete a una temperatura de entre 180 – 250 °C, bajo condiciones determinadas de presión durante un lapso de entre una y 72 horas. Durante este proceso los diversos componentes de la biomasa inicial son modificados por transformaciones químicas mediante reacciones de hidrólisis, deshidratación, descarboxilación, condensación, polimerización y aromatización. Como resultado, se genera un producto similar al lignito y muy pequeña cantidad de gases. Durante el proceso de HTC,

© Fraunhofer Chile

Ventajas

La carbonización  hidrotermal presenta diversas ventajas respecto de otras estrategias de tratamiento de residuos orgánicos. 

  • El proceso HTC toma solo unas horas en comparación con la digestión anaeróbica, cuyo proceso dura entre días a meses.
  • Para procesar la misma cantidad de residuos, las plantas de HTC son más pequeñas que las de digestión anaeróbica  y no producen olores.
  • La HTC es indiferente a las características de la biomasa de entrada, ya que no se ve afectada por la presencia de componentes tóxicos
  • Las altas temperaturas eliminan patógenos e inactivan potenciales contaminantes, como los residuos farmacéuticos, haciendo que los productos de salida de la HTC sean estériles e higiénicos.
  • El biocarbón es un combustible CO2 neutral, es decir, su combustión no implica cuotas de emisiones de CO2.

 

Aplicaciones del biocarbón

Energía

Una  de  las  principales  aplicaciones  del  biocarbón  es  su  uso en forma de pellets, briquetas o troncos para uso en procesos de combustión o calefacción [1]

Mejorador de suelo

Se puede usar como mejorador de suelo agrícola para aumentar la productividad de los cultivos. Esto debido a propiedades químicas, físicas y biológicas como alto contenido de carbono, alto pH, alta estabilidad, alta porosidad y alta área de superficie [2].

Filtros

En el ámbito de los materiales filtrantes, puede emplearse como carbón activado para retener metales pesados, compuestos orgánicos (tintes, pesticidas, fármacos), en tratamiento de aguas residuales y otros contaminantes. [3]

[1]  Char combustion, Char and Carbon Materials Derived from Biomass, Production, Characterization and Applications (2019, Pages 147-185)  https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780128148938000055

[2]  Biochar for soil amendment, Char and Carbon Materials Derived from Biomass, Production, Characterization and Applications (2019, Pages 109-146) https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780128148938000043

[3] Biomass-derived chars used as adsorbents for liquid and gaseous effluents treatment Char and Carbon Materials Derived from Biomass, Production, Characterization and Applications (2019, Pages 229-290) https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780128148938000079

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