Por:
Diego Alejandro Pastrana Cerquera, pasante área de Biorrefinerías – Programa de Procesamiento y Usos de Cenipalma
David Arturo Munar Florez, Asistente de Investigación – Programa de Procesamiento y Usos de Cenipalma
Nidia Elizabeth Ramírez Contreras, Investigadora Posdoctoral, Líder del Área de Biorrefinería y Sostenibilidad – Programa de Procesamiento y Usos de Cenipalma
El biocarbón es uno de los productos generados mediante el proceso de pirólisis de la biomasa, junto con el alquitrán, el ácido piroleñoso y el gas de síntesis. La pirolisis es un proceso de conversión termoquímica que se posiciona como una tecnología prometedora para la valorización y gestión de la biomasa residual.
En Colombia, el sector agroindustrial, particularmente el sector de la palma de aceite produce grandes volúmenes de biomasa a lo largo de la cadena productiva. La biomasa de carácter lignocelulósico ha resultado ser una excelente materia prima para la producción de biocarbón, gracias a su alta disponibilidad y abundancia, composición química favorable y sostenibilidad al tratarse de un recurso renovable¹.
Uno de los beneficios para producir biocarbón a partir de la biomasa radica en su amplio abanico de aplicaciones, que incluyen la mejora de suelos, la captura de carbono, la generación de energía, el soporte para catalizadores y la producción de adsorbentes para contaminantes². Por sí solo, el biocarbón presenta propiedades texturales y una química de superficie notables, lo que lo ha posicionado como objeto de estudio clave para la remoción de compuestos de interés en diversas matrices acuosas y gaseosas. En particular, la adsorción de sulfuro de hidrógeno (H₂S) presente en corrientes de biogás generadas en el sistema de lagunas carpadas para el tratamiento de efluentes (POME), refuerza la viabilidad del desarrollo de adsorbentes a base de biomasa de palma de aceite, y apoya el concepto de transición de las plantas de beneficio a biorrefinerías.
El sulfuro de hidrógeno es un gas ácido, incoloro y de olor desagradable. De entre las diversas sustancias que componen el biogás, el H₂S es el más corrosivo y tóxico. Su presencia hace imprescindible la purificación de las corrientes de biogás, puesto que disminuye la vida útil de equipos de acero, celdas de combustión, tuberías de transporte, aumentando la periodicidad de los mantenimientos de equipos. La adsorción de en materiales carbonosos derivados de biomasa, como el biocarbón, se presenta como una técnica económica, ambiental y eficiente en comparación con otras alternativas, especialmente en bajas concentraciones de a tratar.
El desarrollo de adsorbentes más robustos, como el carbón activado y el carbón activado modificado, ha propiciado que el biocarbón amplié sus finalidades como precursor de estos materiales, con el objetivo de aumentar las capacidades de remoción de sulfuro de hidrógeno. Este avance responde a factores como los cambios morfológicos en la estructura del biocarbón y el empleo de tecnologías maduras de activación de carbón, las cuales mejoran propiedades texturales claves como el área superficial específica, la porosidad, y la química de superficie.
Los procesos convencionales de activación de biocarbón, son la activación física y la activación química. En ambas técnicas la muestra se pone en contacto con un agente activante a altas temperaturas y una atmosfera inerte propiciando mecanismos de reacción entre el agente y la superficie del adsorbente. A diferencia de la activación física, la activación química promueve dos configuraciones posibles para la obtención de biocarbones activados: pre-carbonización seguida de activación, o, carbonización y activación simultánea.
La modificación del biocarbón mediante la introducción de heteroátomos, como el nitrógeno, o su impregnación con óxidos metálicos lo convierte en una materia prima ideal para la producción de materiales compuestos y carbones activados³. Estos materiales, de alto valor, destacan por sus propiedades funcionales, que los hacen aptos para aplicaciones específicas. La implementación de estas tecnologías y la obtención de estos productos favorecen la valorización de la biomasa residual, impulsan modelos de economía circular y promueven el desarrollo de materiales a partir de fuentes renovables.
Referencias
¹Wang, S., Nam, H., & Nam, H. (2020). Preparation of activated carbon from peanut shell with KOH activation and its application for H2S adsorption in confined space. Journal of Environmental Chemical Engineering, 8(2). https://doi.org/10.1016/j.jece.2020.103683
²Munar F., D. A., Ramírez C., N. E., & García Núñez, J. A. . (2022). Biocarbón como producto de la biomasa residual de palma de aceite en un concepto de economía circular. Boletines técnicos, (41), 1–80. Recuperado a partir de https://publicaciones.fedepalma.org/index.php/boletines/article/view/13709
³Wang, Z., Huang, J., Zhong, Y., Hu, W., Xie, D., Zhao, C., & Qiao, Y. (2022). Copper supported on activated carbon from hydrochar of pomelo peel for efficient H2S removal at room temperature: Role of copper valance, humidity and oxygen. Fuel, 319. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2022.123774
