Evaluación de los residuos forestales de ciprés (Cupressus lusitanica), melina (Gmelina arborea) y teca (Tectona grandis) como fuente de biomasa para la producción de combustibles

Abstract

Se evaluaron las características físicas, químicas y fisicoquímicas de de las especies forestales de mayor producción en Costa Rica: teca, melina y ciprés, quienes se utilizarán como fuente de biomasa para la producción de bioenergía. Cada especie se seccionó en siete muestras distintas, divididas de la siguiente forma: hojas, ramas, corteza, albura, duramen, borucha y aserrín, a las cuales se les determinó el porcentaje de humedad, el contenido de carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, cloruro y azufre, el porcentaje de cenizas, la cantidad de material volátil y el poder calorífico, por medio de diferentes técnicas de análisis establecidas por Sociedad Americana para Pruebas y Materiales (ASTM). En general, el porcentaje de humedad que contienen las muestras de ciprés osciló entre el 5 y el IO 0/0, en los residuos de teca entre 5 y el 25 % y en los desechos de melina entre el 6 y el 26 0/0. Por su parte, el porcentaje de carbono en las de ciprés se encontró entre el 40 y el 50 0/0, en base seca, las de melina 40 y 45 % y las de teca entre el 30 y el 45 0/0. Posteriormente, las concentraciones de hidrógeno en base seca que poseen los residuos de ciprés oscilaron el 5 y el 6 % y en las muestras de melina y de teca entre el 4 y el 6 0/0. El contenido de oxígeno en base seca que se determinó en estas especies fue del 40 al 60 0/0. Por otra parte, el nitrógeno, el azufre y los cloruros fueron las sustancias con menores concentraciones presentes en los residuos forestales, puesto que los porcentajes oscilan entre el 0,0 y el 1,5 % en el caso del nitrógeno, entre el 0,010 y el 0,130 % para el azufre y en los cloruros se determinaron valores entre 0,010 y 0,230 0/0, aunque se observaron algunas muestras que poseen porcentajes de cloruros menores a 0,001 0/0. El porcentaje de cenizas varió entre 0,33 y 19,85 0/0, y las concentraciones de material volátil que contienen estas especies oscilaron entre 50 y 80 % en base seca. Por último, el poder calorífico que los residuos de teca contienen fue entre 3600 y 4800 cal/g, en las muestras de melina osciló entre 4200 y 4700 cal/g y en los desechos de ciprés el ámbito de este parámetro fue 4300 y 5200 cal/g. Con este estudio, se comprobó que las propiedades físicas y químicas de los desechos forestales de teca, de melina y de ciprés varían según el tipo de madera, la parte del árbol que se evalúe y dependen de las condiciones climáticas del sitio de crecimiento de cada especie. Además, se generó una gran cantidad de información que será útil para ser aplicada en el área forestal y en la implementación de algunos procesos de producción de biocombustibles, principalmente en la generación de metanol.

The physical, chemical and physicochemical characteristics of the most productive forest species in Costa Rica were evaluated: teak, melina and cypress, which will be used as a source of biomass for the production of bioenergy. Each species was sectioned into seven different samples, divided as follows: leaves, branches, bark, sapwood, heartwood, borucha and sawdust, to which the moisture percentage, carbon, hydrogen, oxygen, and nitrogen content were determined. , chloride and sulfur, the percentage of ash, the amount of volatile material and the calorific value, through different analysis techniques established by the American Society for Testing and Materials (ASTM). In general, the percentage of humidity contained in the cypress samples ranged between 5 and 10 0/0, in the teak residues between 5 and 25 % and in the melina residues between 6 and 26 0/0. . On the other hand, the percentage of carbon in those of cypress was found between 40 and 50 0/0, on a dry basis, those of melina 40 and 45 % and those of teak between 30 and 45 0/0. Subsequently, the hydrogen concentrations on a dry basis in the cypress residues ranged from 5 to 6 % and in the melina and teak samples between 4 and 6 0/0. The oxygen content on a dry basis that was determined in these species was 40 to 60 0/0. On the other hand, nitrogen, sulfur and chlorides were the substances with the lowest concentrations present in forest residues, since the percentages oscillate between 0.0 and 1.5 % in the case of nitrogen, between 0.010 and 0.130% for sulfur and in chlorides, values ​​between 0.010 and 0.230 0/0 were determined, although some samples with chloride percentages lower than 0.001 0/0 were observed. The ash percentage varied between 0.33 and 19.85 0/0, and the concentrations of volatile material contained in these species ranged between 50 and 80% on a dry basis. Finally, the calorific value that the teak residues contain was between 3,600 and 4,800 cal/g, in the melina samples it ranged between 4,200 and 4,700 cal/g and in the cypress residues the range of this parameter was 4,300 and 5,200 cal/g. g. With this study, it was verified that the physical and chemical properties of teak, melina and cypress forestry residues vary according to the type of wood, the part of the tree that is evaluated and depend on the climatic conditions of the growth site of each tree. species. In addition, a large amount of information was generated that will be useful to be applied in the forestry area and in the implementation of some biofuel production processes, mainly in the generation of methanol.