La pirólisis , o pirólisis , es la descomposición química de un compuesto orgánico por un aumento significativo de su temperatura para obtener otros productos (gas y material) que no contenía. La operación se realiza en ausencia de oxígeno o en una atmósfera pobre en oxígeno para evitar la oxidación y la combustión (la operación, por tanto, no produce llama). Esta es la primera etapa de transformación térmica después de la deshidratación .
Generalmente permite obtener un sólido carbonoso, un aceite y un gas. Comienza a un nivel de temperatura relativamente bajo (de 200 ° C) y continúa hasta alrededor de 1000 ° C. Dependiendo de la temperatura, la proporción de los tres compuestos resultantes es diferente. En particular, se puede producir en horno solar , como se muestra en Odeillo .
Una de las primeras preocupaciones de la química analítica desde Antoine Lavoisier ha sido determinar los elementos , es decir los productos de los que se componen todos los cuerpos. Era necesario encontrar métodos para dividir los cuerpos complejos y luego caracterizar los cuerpos elementales resultantes de esta descomposición.
La pirólisis, hidrólisis o electrólisis son las herramientas de la química analítica para la determinación de estos cuerpos. Del griego puro, puros ( πuρ πuρos ) “fuego” y del sufijo -lyse ( λύσις ) “disolución”, pirólisis significa análisis (en su sentido original de separación) por fuego. De la misma forma, hidrólisis significa análisis o separación por agua y electrólisis , separación por electricidad.
Desde el XVIII ° siglo, antes de que existiera el término, las operaciones de pirólisis o carbonización se llevan a cabo en la industria para la inclusión de la carbón de leña de la madera , el coque de carbón , a partir de turba carbón de turba o gases manufacturados (principalmente gas de carbón pero los experimentos también intentar, mediante procesos similares, con éxito variable, a partir de madera ( gas de madera ), resinas ( gas de resina ), aceites ( gas de petróleo ), aceite de esquisto ( gas portátil comprimido ), desechos de la industria del petróleo ( gas de petróleo ), etc. ), denominada "destilación" o " destilación en seco ". Estas operaciones deberían llamarse más acertadamente pirólisis: en el sentido moderno, la destilación es un proceso para separar los constituyentes de una mezcla homogénea con diferentes temperaturas de ebullición; la pirólisis es la descomposición de un compuesto orgánico por calor para obtener otros productos (gas y material) que no contenía. En la pirólisis, el material se destruye (esta es la misma diferencia entre separar las cartas de una baraja (destilación) y cortar las cartas con tijeras (pirólisis)). Podemos suponer que, por analogía, la retorta de vidrio , utilizada en las operaciones de destilación, dará su nombre a las retortas de material refractario que se utilizan en la industria, en las operaciones de pirólisis, aunque no hay mucho en común entre las dos.
La pirólisis no debe confundirse con la combustión (o incineración ): procesos redox llevados a cabo por fuego en presencia de oxígeno .
Todos los cuerpos orgánicos complejos están compuestos por cadenas de moléculas ( polímeros ; por ejemplo, plásticos, caucho, madera, papel, etc.). El calor rompe esta cadena y produce moléculas orgánicas más pequeñas, por ejemplo, metano CH 4 , dióxido de carbono CO 2 y agua H 2 O.
Cuando un cuerpo sólido, como la madera, se quema, suele ocurrir de la siguiente manera:
Por lo tanto, existe una combinación de pirólisis / combustión de un gas, la combustión provoca y mantiene la pirólisis siempre que quede material por arder.
La mayoría de las veces hablamos de pirólisis por descomposición a alta temperatura aunque sin llama (por ejemplo la descomposición de grasas en el proceso de limpieza de un horno llamado “pirólisis”).
La pirólisis conserva un potencial para usos industriales.
Ante el pico del petróleo y el peligro del efecto invernadero , las energías renovables y, en particular, la biomasa-energía son objeto de un interés creciente. La pirólisis es potencialmente interesante para mejorar formas de biomasa lignocelulósica que se utilizan de manera ineficiente o incluso simplemente que se queman en el campo ( paja , bagazo de caña de azúcar , hojas , corteza , madera y desechos agrícolas como cáscaras de coco, maní, etc.).
La pirólisis de este tipo de biomasa produce vapores, un gas combustible ( gas de síntesis ), minerales sólidos (reciclables en agricultura ) y una especie de carbón vegetal que se puede utilizar como enmienda ( biocarbón o agrobiocarbón ) o como combustible interesante ( biocarbón ) .desde un punto de vista ecológico si los productos no estuvieran contaminados por sal, radionucleidos o determinados plaguicidas.
El control del flujo (pulverización de flujo continuo, reactores de lecho fluidizado , reactor de flujo arrastrado, etc.), el gradiente de temperatura, pero también el tamaño de las partículas introducidas en el horno, permite recuperar los condensados de vapor (incluida la temperatura ambiente), por ejemplo producen un aceite pirolítico , que se puede utilizar como combustible y también puede proporcionar algunos productos químicos como el fenol. La parte no condensable incluye una mezcla de muchos gases (CO, CO 2, H 2 , CH 4 , etc.) y también se puede utilizar como combustible. La proporción de los diferentes productos depende de la materia prima pero sobre todo de las condiciones de pirólisis.
La pirólisis prolongada (de varias horas a varios días según el volumen de madera o residuos vegetales y según el material utilizado), a temperatura moderada ( 400 ° C ), también conocida como carbonatación, produce carbón vegetal ( carbón vegetal ), una técnica secular. recientemente mejorado por sus desarrollos industriales (pirólisis más rápida, incluida la pirólisis de unos minutos o incluso segundos a temperaturas de 500 a 800 grados que luego produce menos carbono y más vapores.
La pirólisis también es una fase previa a la gasificación , otro camino prometedor entre las energías renovables .
La pirólisis convencional se realiza en aire seco, pero también existe una variante que se realiza en agua, y se denomina despolimerización térmica . Convierte los biorresiduos en carbono sólido, gas, agua y, especialmente, hidrocarburos, proporcionando sincrudo de buena calidad.
Los hornos de pirólisis también se utilizan para la destrucción de residuos industriales , con el riesgo de retener compuestos tóxicos en el caso por ejemplo de organoclorados (pesticidas u otros) si el ciclo está mal controlado.