3rd International Conference on Sustainable Energy Development

CIDES 2023

Effect of citric acid pretreatment on bio-oils produced from agricultural sugarcane residues

Abstract:
•    Problematic: The citric acid (CA) has been proven to be an appropriate leaching agent for sugarcane trash (SCT) en route to producing upgraded bio-oils via fast pyrolysis. Moreover, it is evident that the economic feasibility of SCT pretreatment via acid leaching, heavily relies on the acid concentration.
•    Aim: To reduce the ash mass fraction; especially the alkali and alkaline earth metals (AAEM) in SCT, and citric acid effect was compared to that of concentrated solution of H2SO4).
•    Methods: Samples of raw or pretreated SCT were used as substrates for pyrolysis via Py–GC/MS-based analysis. The pretreatment was conducted by testing three concentrations of each leaching solution (i.e. CA compared to well-known leaching agent, H2SO4). Nonparametric analysis of the results was used.
•    Results and Methods: The results revealed that leaching of SCT with lowest concentrations of CA (0.096 kg/dm3) or H2SO4 (0.251 kg/dm3) resulted in similar levels of levoglucosan (by Py-GC/MS) than that leached with the highest concentration.
•    Conclusions: The statistical analysis allows concluding that for SCT the optimum concentration of CA is 0.096 kg/dm3. This condition coincides with a high concentration of levoglucosan in the vapour phase, a low mass loss, and a high mass fraction of ash removed after leaching. This acid concentration was considerably lower to the optimum for H2SO4 (0.251 kg/dm3), assuming the same criteria.

Resumen:
•    Problemática: Se ha demostrado que el ácido cítrico (AC) es un agente de lixiviación apropiado para los residuos agrícolas cañeros (RAC) en el camino hacia la producción de bioaceites mejorados mediante pirólisis rápida. Además, es evidente que la viabilidad económica del pretratamiento de RAC mediante lixiviación ácida depende en gran medida de la concentración de ácido.
•    Objetivo: Reducir la fracción másica de cenizas; especialmente los metales alcalinos y alcalinotérreos (AAEM, por sus siglas en inglés) en RAC, y el efecto del ácido cítrico se comparó con el de una solución concentrada de H2SO4).
•    Metodología: Se utilizaron muestras de RAC sin tratar o pretratada como sustratos para la pirólisis mediante análisis basado en Py-GC/MS. El pretratamiento se realizó probando tres concentraciones de cada solución lixiviante (es decir, AC en comparación con el conocido agente lixiviante, H2SO4). Se utilizó el análisis no paramétrico de los resultados.
•    Resultados y discusión: Los resultados revelaron que la lixiviación de RAC con concentraciones más bajas de AC (0,096 kg/dm3) o H2SO4 (0,251 kg/dm3) dieron como resultado niveles similares de levoglucosano (por Py-GC/MS) que el lixiviado con la concentración más alta.
•    Conclusiones: El análisis estadístico permite concluir que para los RAC la concentración óptima de AC es 0,096 kg/dm3. Esta condición coincide con una alta concentración de levoglucosano en la fase de vapor, una baja pérdida de masa y una alta fracción másica de cenizas eliminadas después de la lixiviación. Esta concentración de ácido fue considerablemente inferior al óptimo para H2SO4 (0,251 kg/dm3), suponiendo el mismo criterio.