Valorización de biomasas residuales mediante el proceso de pirólisis para producción de biochar y biocombustibles

  1. GÓMEZ MARÍN, NATALIA
Dirigida por:
  1. Jorge Cara Jiménez Director
  2. Marta Elena Sánchez Morán Directora

Universidad de defensa: Universidad de León

Fecha de defensa: 03 de febrero de 2016

Tribunal:
  1. Gabriel Gascó Guerrero Presidente/a
  2. Olegario Martínez Morán Secretario
  3. Joan J. Manyà Cervelló Vocal
Departamento:
  1. QUÍMICA Y FÍSICA APLICADAS

Tipo: Tesis

Resumen

En una sociedad en el que el crecimiento de emisiones de CO2 a la atmósfera se ha duplicado en los últimos 50 años, cuyo origen está focalizado en las emisiones antropogénicas, el desarrollo y fomento de nuevas tecnologías implementadas a partir de las políticas ambientales, se considera una estrategia importante para promover el cambio del escenario actual y mitigar el cambio climático. Bajo una visión medioambiental basada en los conceptos de economía circular, sostenibilidad y uso de los recursos naturales, potenciando una economía hipocarbónica, el presente trabajo contempla el empleo de la pirólisis como una tecnología medioambiental para la gestión de residuos biomásicos, obtención de biocombustibles y de biochar. Así, el objeto de este estudio se ha sustentado en los efectos positivos que su implantación generaría, a través de la reducción de residuos y de emisiones de carbono, del desarrollo de nuevos productos y de la reducción de los costes asociados al uso de esta tecnología. La pirólisis cuyo término indica su propia definición, piro (fuego) y lisis (fraccionamiento en partes), genera tres productos potenciales que presentan una mejora del ciclo de carbono y tienen una componente energética, aquellos denominados carbonizado o fracción sólida, aceites de pirólisis o fracción líquida y fracción gaseosa. En el presente trabajo se estudia el tratamiento a través del proceso de pirólisis rápida en escala semi-piloto de residuos agrarios (paja de colza), caracterizados por su mayor dificultad de tratamiento, para estudiar el efecto que los cambios en las condiciones de producción pueden causar en la distribución de productos de las fracciones, especialmente en los denominados aceites de pirólisis. También se contempla en esta escala de trabajo el tratamiento a través del proceso de pirólisis lenta de este mismo residuo y del residuo de sarmiento, para valorar las diferencias de los procesos de pirólisis rápida y lenta y evaluar como la fracción sólida se ve influenciada por los mismos cambios de condiciones. Además se estudia el efecto de la materia inorgánica asociada en la pirólisis de este tipo de biomasas, concluyendo su prioridad de gestión a través de pirólisis lenta en el estado actual, para producción de “biochar”. Con objeto de valorar el efecto de fijación de carbono en la estructura del carbonizado, se evalúa éste a través de dos métodos indirectos de medición. Por un lado, su evaluación por resistencia estructural a la oxidación completa y por otro lado, a través de procesos de degradación química, que simulan el comportamiento que presentarían en el suelo tras su aplicación. De los resultados de esta fase, se contempla una nueva propuesta de referencia estructural basada en los cambios estructurales de los compuestos lignocelulósicos en lugar de la referencia actual, el grafito. Además, se relacionan ambos métodos de medición encontrándose una sinergia entre la estabilidad estructural y su resistencia a la degradación en suelos. En un salto a la investigación aplicada, se procesan en un reactor a escala piloto de 15 a 20 Kg/h de capacidad máxima, una variedad de biomasas residuales de diferentes orígenes: poda de olivo, madera de pino, cáscara de almendra y hueso de aceituna. Se evalúa la factibilidad de procesamiento, la posibilidad de alcanzar procesos auto-térmicos energéticamente a partir de la valorización de los aceites de pirólisis y la fracción gaseosa, y de esta forma actuar no sólo sobre el producto, sino también sobre la mejora del proceso. Finalmente, también se contempla la evaluación de las características físico-químicas del carbonizado, estudiando el efecto de retención de carbono en función de la biomasa de partida y de las temperaturas de operación y se proponen alternativas de uso cuando no puede ser utilizado como enmendante en suelos.