Pyrolysis system to obtain carbonaceous material from rice husk used as a precursor

Abstract

Se presenta el desarrollo y la validación de un sistema de pirolisis con atmósfera controlada de nitrógeno para la producción de material carbonoso a partir de elementos de la biomasa. El objetivo fue producir material carbonoso a partir de la cascarilla de arroz y explorar su uso en diferentes campos tecnológicos. En Colombia se producen más de 800 mil toneladas de arroz cada semestre principalmente en regiones líderes en la producción como la Orinoquia y los departamentos de Tolima y Huila. Este sistema brinda la oportunidad de utilizar residuos agroindustriales como la cascarilla de arroz que, además, afecta negativamente el medio ambiente, y convertirlo en un material útil con valor agregado para el desarrollo de la ciencia y la tecnología en campos tecnológicos emergentes. En análisis realizados mediante microscopía de barrido electrónico (SEM) se ha evidenciado que el material sintetizado es un material carbonoso y poroso compuesto por fibras irregulares con estructuras internas huecas de entre 5 y 30 μm. Los espectros Raman muestran una respuesta vibracional del tipo grafeno oxidado multicapa. Estos resultados sugieren que el grafeno oxidado derivado de la cascarilla de arroz puede ser un candidato para el desarrollo de aplicaciones tecnológicas en áreas como los dispositivos y sistemas de electrónica flexible, los sensores, las baterías, los supercapacitores para almacenamiento de energía y los sistemas de biorremediación, entre otras aplicaciones tecnológicas.

We present the development and validation of a pyrolysis system with a controlled nitrogen atmosphere for the production of carbonaceous materials from biomass elements. Our objective was to use rice husk as a precursor to produce carbonaceous material and explore its application in different technological fields. In Colombia, over 800.000 tons of rice are produced every six months by the leading producing regions such as the Orinoquia region and the provinces of Tolima and Huila, among others. This system provides the opportunity to use agro-industrial waste such as rice husk, an environmental contaminator, and convert it into a useful and value-added material for the development of science and technology in emerging technological fields. Analyses performed using electron scanning microscopy (SEM) have shown that the synthesized material is a porous carbonaceous substance composed of irregular fibers with a hollow internal structure between 5 and 30 μm in size. The Raman spectra show a vibrational response of graphene oxide (GO) multilayer type. These results suggest the GO derived from rice husk can be a candidate for the development of applications in technological areas such as flexible electronic devices and systems, sensors, batteries, supercapacitors for energy storage, and bioremediation systems, among other technological applications.