La biomasa puede ser convertida en una gran variedad de productos, por ejemplo, bio-carbón y gas sintético a través de la conversión termoquímica. El bio-carbón es un material que puede ser utilizado en múltiples aplicaciones, incluyendo producción de filtros de agua y aire, acondicionamiento de suelo, producción de amoníaco y sílice entre otras. El gas sintético es una mezcla de hidrógeno y monóxido de carbono que puede ser utilizado como combustible en calderas, turbinas y máquinas de combustión interna, este también puede ser utilizado para la producción de hidrocarburos de cadena larga a través del proceso Fischer-Tropsch, y etanol a través de procesos biológicos. En este estudio, la conversión termoquímica de biomasa tomó lugar en un gasificador de flujo ascendente tipo “Top-Lit”. 

Este tipo de gasificador ha sido extensivamente utilizado en países en desarrollo para la reducción a la contaminación del aire cuando se cocina con leña. Sin embargo, la literatura referente a la calidad y cuantificación de los productos de gasificación utilizando este reactor es escasa. La meta de este trabajo fue investigar la gasificación con el reactor top-lit y su potencial para la producción de bio-carbón y gas sintético utilizando residuos de biomasa. El primer objetivo fue entender el efecto del flujo de aire y el recubrimiento de aislamiento del reactor en el desempeño promedio del gasificador top-lit a través de la cuantificación de los productos y desechos. Los resultados de esta sección mostraron que el incremento en el flujo de aire desde 8 hasta 20 lpm incrementa proporcionalmente la temperatura de reacción hasta 868oC. Este incremento de la temperatura impactó negativamente la cantidad de bio-carbón producido el cual disminuyó (de 39.3% hasta 31.3%, utilizando cascarillas de arroz - con aislamiento) cuando el flujo de aire incrementó. 
Cuando el flujo de aire vario, poco efecto en la composición del gas sintético fue observado, pero una disminución significativa fue observada en la cantidad de alquitrán (de 58.7% hasta 11.8 g/m3, astillas de madera, sin aislamiento) en el gas sintético generado cuando el aislamiento fue utilizado; lo que ayudó a mejorar la calidad del gas sintético. El segundo objetivo fue investigar el efecto del flujo de aire y el aislamiento en las propiedades del bio-carbón. Las propiedades del bio-carbón fueron significativamente afectadas por el incremento del flujo de aire y aislamiento, pero sus variaciones fueron también gobernadas por las propiedades de la biomasa inicial.

 La gran cantidad de cenizas (23%) contenidas en la composición química de las cascarillas de arroz causó que el bio-carbón generado presentara reducción en el contenido de carbón elemental cuando el flujo de aire aumentó. Por lo contrario, las astillas de madera presentaron incremento en la cantidad de carbón elemental ya que la biomasa inicial contenía bajo contenido de cenizas (0.57%). Adicionalmente, el área superficial BET del bio-carbón incrementó hasta 332 m2/g cuando el flujo de aire fue incrementado, pero se presentó una mejora en el área superficial que alcanzó su máximo de 405 m2/g cuando el aislamiento fue considerado. 

El tercer objetivo fue evaluar el efecto de la variación de las propiedades físicas de la biomasa en los productos y desechos del gasificador top-lit y en las propiedades del bio-carbón. La variación de la humedad, tamaño de partículas y densidad afectaron principalmente la producción de bio-carbón, la temperatura de reacción, las propiedades fisicoquímicas del bio-carbón y el contenido de alquitrán en el gas sintético. 

Por ejemplo, cuando el tamaño de partículas fue incrementado, la producción de bio-carbón fue mayor, pero la temperatura de reacción se redujo y promovió la producción de alquitrán. El cuarto objetivo fue desarrollar un modelo cinético-matemático para la predicción de la producción de bio-carbón, gas sintético y alquitránen un gasificador de flujo ascendente top-lit. El modelo desarrollado consideró las tres zonas más importantes en el gasificador, zona de pirolisis, zona combustión incompleta y zona de reducción.

 La validación del modelo presentó una predicción cualitativa de la distribución de bio-carbón, hidrógeno, monóxido de carbono y alquitrán en el gas sintético a diferentes flujos de aire, niveles de humedad, tamaño de partículas y niveles de compactación.