Evaluación técnica de la viabilidad de la producción de biocombustibles marítimos a partir de pellets de paja de arroz en el proceso termoquímico de pirólisis lenta en Cartagena

Abstract

La descarbonización del transporte marítimo exige la búsqueda de combustibles alternativos que reduzcan la dependencia de los combustibles fósiles convencionales. En este contexto, el presente trabajo evaluó la viabilidad técnica de la producción de un biocombustible marítimo a partir de pellets de paja de arroz mediante pirólisis lenta y su posterior mejoramiento por hidrodesoxigenación/descarboxilación (HDO/DCO), considerando como escenario de estudio la zona industrial de Mamonal, en Cartagena, Colombia. La investigación se desarrolló en tres fases. En la primera se determinaron, a partir de una revisión de literatura, los parámetros técnicos clave del proceso —temperatura, tiempo de residencia, velocidad de calentamiento, humedad y tamaño de partícula— y se estableció el caso base de simulación, considerando además la disponibilidad de paja de arroz en la región Caribe. En la segunda fase se implementó un modelo de simulación en Aspen Plus® que integró el acondicionamiento de la biomasa, la pirólisis lenta, la separación de productos, el aprovechamiento energético de los subproductos y el upgrading del bio-oíl, sobre el cual se ejecutó un análisis de sensibilidad de 341 escenarios variando la temperatura de pirólisis (300-600 °C) y el tiempo de residencia (1-3 h). En la tercera fase se comparó el biocombustible obtenido con combustibles marítimos de referencia (HFO, VLSFO, metanol e hidrógeno) en términos de desempeño técnico, requerimientos de infraestructura y disponibilidad del recurso. Los resultados mostraron que el proceso de HDO/DCO mejoró significativamente las propiedades del bio-oíl, reduciendo su contenido de agua y de compuestos oxigenados, e incrementando su poder calorífico superior hasta 44,19 MJ/kg, con un error de cierre de los balances de masa y energía inferior al 1 % en todos los escenarios evaluados. Además, se obtuvo un rendimiento energético del 67,7 % para la producción de combustible mejorado. El biocombustible obtenido presentó propiedades comparables a las de los combustibles marítimos convencionales, lo que lo posiciona como una alternativa técnicamente viable para el puerto de Cartagena, aunque su implementación a escala industrial requiere estudios adicionales de escalamiento y cumplimiento normativo.