Existe una diferencia fundamental entre quemar madera y calentarla hasta que se descomponga. Arder es combustión. Necesita oxígeno. Crea cenizas, humo y calor. La pirólisis es diferente. Es una descomposición química impulsada por el calor en un ambiente libre de oxígeno (o casi libre de oxígeno).
Esta distinción importa. Cuando quemas algo, estás reaccionando con el aire. Cuando lo pirolizas, lo estás cocinando. El proceso comienza en el momento en que aplicas calor. Es el primer paso en la gasificación y combustión, pero es un método único para procesar materiales orgánicos a base de carbono.
La mecánica del calor y la ausencia
La tasa de pirólisis aumenta a medida que aumentan las temperaturas. Las operaciones industriales a menudo superan los 430 °C (aproximadamente 800 °F). Las operaciones más pequeñas y delicadas pueden utilizar temperaturas mucho más bajas. El objetivo es el mismo: romper enlaces moleculares sin introducir oxígeno.
El resultado es una mezcla de tres productos distintos. Obtienes componentes gaseosos. Se obtiene un residuo sólido compuesto de carbón y ceniza. Y se obtiene un líquido conocido como aceite pirolítico o bioaceite. A veces este líquido se denomina alquitrán.
Dos ejemplos históricos definen gran parte de nuestra comprensión aquí. Calienta madera sin oxígeno y obtendrás biocarbón, una forma de carbón vegetal. Calienta carbón y obtendrás coque. El coque sirve como combustible industrial y escudo térmico. Ambos son sólidos estables que quedan después de que las partes más volátiles han sido eliminadas en forma de gas o petróleo.
Limpieza de contaminantes
La pirólisis no se trata sólo de producir combustible. Es una herramienta poderosa para limpiar la suciedad. Específicamente, maneja contaminantes orgánicos.
El proceso funciona de dos maneras. Primero está la destrucción. El calor descompone los contaminantes orgánicos complejos en compuestos con pesos moleculares más bajos. El segundo es la eliminación. Los contaminantes se separan del material que contaminaron, incluso si no se destruyen por completo.
Esto es útil para sustancias que se “agrietan” o se descomponen con el calor. Los bifenilos policlorados (PCB), las dioxinas y los hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) son buenos ejemplos. La pirólisis desmantela estas peligrosas moléculas orgánicas.
No funciona en todo. Los materiales inorgánicos como los metales no se pueden eliminar ni destruir con este método. Sin embargo, la pirólisis puede volver inertes esos metales, estabilizándolos para que no se filtren al medio ambiente.
Neumáticos y lodos
Las aplicaciones ambientales son donde la tecnología se vuelve práctica. Considere los neumáticos de los vehículos. Son un enorme problema de vertederos. Muchas regiones luchan con el volumen. Cuando se queman en incineradores tradicionales, los neumáticos liberan HAP y metales pesados al aire.
La pirólisis ofrece un camino más limpio. Al calentar neumáticos en ausencia de oxígeno, los descompones en tres corrientes útiles. Se obtiene gas y petróleo, que pueden servir como combustible. Obtienes negro de carbón. Este residuo sólido es valioso. Actúa como relleno en productos de caucho nuevos. Funciona en filtros. Se utiliza en pilas de combustible.
Los lodos de depuradora son otro objetivo. El tratamiento de aguas residuales deja material semisólido rico en nutrientes pero también contaminantes. La pirólisis puede eliminar contaminantes orgánicos como hormonas sintéticas de este lodo. También neutraliza los metales pesados. El resultado es un material que puede utilizarse de forma segura como fertilizante.
Biomasa y Bioaceite
La promesa de la tecnología verde reside en la biomasa. Los materiales biológicos como la madera, la caña de azúcar y otros cultivos son sustitutos potenciales de la energía basada en el petróleo.
La biomasa es compleja. Contiene celulosa, hemicelulosa y lignina. La pirólisis ataca estas estructuras. El calor hace que la celulosa y la hemicelulosa se desintegren. Una parte de la lignina también se descompone. Estas moléculas más pequeñas salen como gas.
Cuando enfrías ese gas, se condensa. Se convierte en bioaceite. La masa restante (principalmente la lignina que no se vaporizó) permanece como biocarbón sólido. También se producen gases no condensables.
Este proceso crea una fuente de combustible líquido a partir de desechos agrícolas. Crea un sumidero de carbono sólido en forma de biocarbón. Genera gas para obtener energía. Todo ello sin quemar la biomasa en el sentido tradicional.
La química es simple. Las aplicaciones son enormes. Tomamos cosas que normalmente tiramos o quemamos y las convertimos en recursos a través del calor y el silencio. El resto depende de cómo lo escalemos.
