TAZ-TFG-2015-2502


Adición de catalizadores de bajo coste durante la pirólisis de alperujo para la mejora de la producción de biochar y la calidad del gas generado

Alvira Dobón, Darío Santiago
Azuara Medel, Manuel (dir.) ; Manyà Cervelló, Joan J. (dir.)

Universidad de Zaragoza, EPSHUES, 2015
Ingeniería Química y Tecnologías del Medio Ambiente department, Ingeniería Química area

Graduado en Ciencias Ambientales

Abstract: El alperujo, subproducto procedente de la extracción del aceite de oliva, se destina tras su secado a la cogeneración de energía eléctrica y térmica mediante combustión. Sin embargo, una alta producción, de aproximadamente 4 millones de toneladas anuales en España, y los problemas de gestión generados por su fitotoxicidad y textura semisólida, hacen necesaria la búsqueda de alternativas para la valorización de este subproducto. El presente estudio contempla la pirólisis lenta de esta biomasa para la obtención de un biochar de alta estabilidad, producto que proporciona beneficios ambientales gracias a la retención de CO2, mejora en las propiedades de los suelos agrícolas y remediación de suelos contaminados. Con los ensayos realizados en termobalanza se ha determinado que una temperatura final de 600 C es la mejor alternativa para la producción de un biochar de alta estabilidad potencial (alto porcentaje en carbono fijo y alto rendimiento a carbono fijo). Además, con los ensayos realizados en el reactor de pirólisis presurizado, se ha evidenciado un efecto positivo de la presión, ya que un aumento de esta variable favorece las reacciones secundarias y como consecuencia un aumento en el contenido de carbono fijo en el char resultante, un mejor rendimiento a gas de pirólisis y una disminución en la producción de alquitranes. Por otro lado, se ha estudiado la adición de metales alcalinos (K2CO3) y alcalinotérreos (CaO) a la pirólisis de alperujo para analizar el efecto catalítico en el proceso y en el rendimiento y composición de las fracciones de producto obtenidas. En esta línea, también se ha analizado el comportamiento del residuo sólido (un rechazo generado en una planta de tratamiento mecánico-biológico de residuos sólidos urbanos), como potencial catalizador. La adición de aditivos, incluido el residuo sólido, ha evidenciado una mejora en la estabilidad potencial del biochar, así como en la composición del gas generado (aumento del contenido de hidrógeno y metano). Con la adición de estos materiales, el efecto de la presión no es tan importante como en el caso de la pirólisis de alperujo sin aditivos. Por lo tanto, la conclusión más importante del presente trabajo es que el uso de aditivos permite la producción de un biochar de elevada estabilidad potencial sin necesidad de trabajar a presión, con la consiguiente reducción de costes. Al mismo tiempo, se abre una posibilidad importante para la valorización de un rechazo generado en el tratamiento de RSU que actualmente supone un grave problema de gestión medioambiental.

Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Grado
Notas: Two-phase olive mill waste or “alperujo”, an olive oil sub-product, after being dried goes to the cogeneration of electric power and thermal energy by means of combustion. Nevertheless, due to the high quantity of waste produced, around 4 million tons per year in Spain, and due to management problems generated by its phytotoxicity and semi-solid texture, it’s necessary to find alternative solutions for its management. The current research considers the slow pyrolysis of this biomass in order to obtain a high stable biochar, a product that offers some environmental benefits because of CO2 retention, improvement or the properties of agricultural soils and remediation of contaminated soils. With the thermobalance’s experiments it has been shown that the final temperature of 600 C is the most optimal to produce a high stable biochar (high percentage of fixed carbon and high fixed carbon yield). Furthermore, tests performed in a pressurized reactor showed a positive effect of the pressure on the promotion of secondary reactions and consequently, an increase in the fixed-carbon contained in the produced char as well as an increase in the pyrolysis gas yield at the expense of tar production. On the other hand, it has been studied the addition of alkali (K2CO3) and alkali earth metals (CaO) for act as catalysts able to improve the biochar’s properties. A refuse material coming from a mechanical and biological treatment plant of municipal solid waste has also been used as additive. Experimental results indicated that the addition of all materials, including the refuse material, leads to the production of biochars with a higher stability as well as a better composition of the produced gas (higher contents of hydrogen and methane). Interestingly, the effect of pressure on pyrolysis results when additives were used was almost negligible. Hence, the major finding of this work is that the addition of the additives to the pyrolysis of olive mill waste leads to more stable biochars even at atmospheric pressure. In other words, working under moderate pressure seems to be not necessary in such conditions resulting in a reduction in costs. In addition, a new pathway is open in order to valorize a MSW-derived waste, the management of which is currently a significant environmental issue.

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