Estudio de materiales arcillosos ricos en óxidos de hierro para la desulfuración de biogás

• Autores: Fiorella Ulloa Solano, Marco Chaves Flores, Luis Andres Urvina Savelli, Claudia Chaves Villarreal
• Localización: Tecnología en Marcha, ISSN 0379-3982, ISSN-e 2215-3241, Vol. 35, Nº. Extra 7, 2022 (Ejemplar dedicado a: Programa de Investigación y Extensión en Energías Limpias (PELTEC)), págs. 94-105
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Study of clay materials rich in iron oxides for the desulfurization of biogas
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    Costa Rica podría generar 1,000,000 m3 de metano diariamente a partir de biogás, pero su aprovechamiento energético requiere del proceso de desulfuración, cuyos materiales filtrantes tienen elevados costos y no se producen localmente. En este estudio se analizaron sustratos naturales locales ricos en óxidos de hierro, suelos arcillosos (SR) y rocas rojas (RR), para la remoción del H2S del biogás. El desempeño de los medios filtrantes se estudió en un sistema de biodigestión anaerobia instalado en una finca porcina cuya producción diaria de biogás es 20-30 m3, 70% metano. Inicialmente se analizaron 6 muestras mediante Difracción de Rayos-X (XRD) y Fluorescencia de Rayos-X (XRF) para cuantificar los óxidos de hierro (Fe2O3) y se seleccionaron las 2 muestras de RR con mayor porcentaje de Fe2O3, RR2 con 4.8% w/w y RR3 con 7.2% w/w. La caracterización de las RR, antes y después de usarlas como medio filtrante, se realizó mediante Microscopia Electrónica de Barrido (SEM), Espectroscopía de Dispersión de Energía de Rayos-X (EDS), y XRD combinado con el método Rietveld (XRD-Rietveld). Tras la aplicación de las RR en el filtro desulfurizador, se comprobó la absorción superficial de azufre y una disminución de 4.8% wt. a 1.1% wt. de los Fe2O3. Las RR con un tamaño de partícula entre 2.4 y 6.3 mm tienen la capacidad de remover hasta un 28% de H2S. La baja eficiencia de remoción de H2S de las RR sugiere la búsqueda de materiales con mayor cantidad de óxidos de hierro para mejorar el proceso de desulfuración.

  • English

    Costa Rica could generate 1,000,000 m3 of methane daily from biogas, but its use as energy source requires the application of desulfurization processes, for which the filtering materials are costly and not locally-sourced. The use of natural filtering substrates that are rich in iron oxides, like clay soils (SR) and red rocks (RR), for the removal of H2S from biogas was studied. The performance of the filter materials was tested in an anaerobic biodigestion system installed in a swine farm, with a daily biogas production of 20-30 m3, 70% methane. Six samples were initially analyzed by X-Ray Diffraction (XRD) and X-Ray Fluorescence (XRF) to quantify the iron oxides (Fe2O3) and two RR samples with the highest percentage of Fe2O3 were selected, RR2 with 4.8% w/w and RR3 with 7.2% w/w. The characterization of the filter media, before and after its use as a filter, was carried out using Scanning Electron Microscopy (SEM), X-Ray Energy Dispersion Spectroscopy (EDS), and XRD combined with Rietveld ́s method (XRD-Rietveld). The absorption of sulfur was confirmed and a decrease of 4.8% w/w to 1.1% w/w of the Fe2O3 present in the RR was measured in the RR after applying it in the desulfurization process. The RR with a particle size between 2.4- 6.3 mm can remove up to 28% of H2S. The low efficiency of H2S removal suggests the search for other minerals that have higher fraction of iron oxides, to improve the desulfurization efficiency.