La pirolisi è un processo di decomposizione termica della biomassa che avviene in assenza di ossigeno. Si tratta di una reazione chimica fondamentale che è il precursore dei processi di combustione e gassificazione. I prodotti della pirolisi della biomassa includono biochar, bio-olio e gas come metano, idrogeno, monossido di carbonio e anidride carbonica.
I principali gas emessi durante la pirolisi sono una miscela di H2, idrocarburi (C1-C4), CO2, CO e H2S. Questi gas pirolitici possono essere classificati in tre categorie: gas incombustibili (H2O e CO2), gas combustibili (CO e CH4) e gas contenenti N (NH3 e HCN). La resa dei gas è influenzata dalla temperatura di pirolisi: temperature più basse comportano una minore resa di gas, mentre temperature più elevate portano a ulteriori reazioni secondarie e a una maggiore produzione di gas. Anche l'uso di un catalizzatore a base di zeolite durante la pirolisi può aumentare la resa dei gas pirolitici.
La formazione di CO2 deriva principalmente dalle reazioni di decomposizione dei gruppi carbonilici e carbossilici nella pirolisi della biomassa, mentre la formazione di CO deriva principalmente dalla rottura dei legami C-O-C e C=O. L'H2 è prodotto principalmente dalla rottura di gruppi C-H e aromatici. A basse temperature, CO e CO2 sono i prodotti gassosi dominanti, mentre il CH4 diventa dominante ad alte temperature a causa delle reazioni di depolarizzazione della lignina.
La pirolisi dà luogo anche ad altri prodotti, come il carbone solido (compresa la materia organica e le ceneri), i liquidi (acqua e bio-olio) e i gas. Il biochar è prodotto principalmente a basse temperature, mentre i gas sono prodotti principalmente ad alte temperature con tassi di riscaldamento rapidi. Il bio-olio è il prodotto principale a temperature intermedie e a tassi di riscaldamento relativamente elevati. Il bio-olio è un liquido marrone e polare composto da una miscela di composti ossigenati, che possono variare a seconda della materia prima e delle condizioni di reazione.
In generale, la pirolisi produce un'ampia gamma di prodotti, tra cui gas come CO, CO2, CH4, H2 e gas CXHY, oltre a carbone solido e liquidi come acqua e bio-olio. La composizione specifica e la resa di questi prodotti possono variare a seconda della temperatura, della velocità di riscaldamento e della presenza di catalizzatori durante il processo di pirolisi.
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