Mejora catalítica de biocombustibles líquidos obtenidos a partir de la pirólisis de biomasa lignocelulósica

Veses Roda, Alberto
García Martínez, Tomás (dir.)

Romeo Giménez, Luis Miguel (ponente)

Universidad de Zaragoza, EINA, 2014
Ingeniería Mecánica department, Máquinas y Motores Térmicos area

Máster Universitario en Energías Renovables y Eficiencia Energética

Abstract: En este proyecto, se ha estudiado la mejora de las prestaciones de un biocombustible líquido procedente de la reacción de pirólisis de biomasa forestal lignocelulósica, como una posible solución al problema ambiental del uso de los combustibles fósiles, y como un método alternativo de producción de nuevos combustibles en fase líquida sustitutivos y/o complementarios a dichos combustibles. El trabajo ha sido desarrollado a partir de un biocombustible inicial y aplicando el proceso de craqueo catalítico de sus vapores y su posterior condensación. La experimentación se ha llevado a cabo en un reactor de lecho fijo a escala de laboratorio, a una temperatura fijada en 450˚C, alimentando un flujo de líquido de 5 mL/h. y haciendo pasar un flujo de N2 para garantizar la atmósfera inerte. El estudio se ha completado con la utilización de diferentes catalizadores. Se han utilizado zeolitas ZSM-5 comerciales microporosas, se han sintetizado en el laboratorio zeolitas ZSM-5 jerarquizadas para estudiar el efecto de la creación de mesoporos en el producto final y se han impregnado diferentes cationes en su estructura (Cu, Mg, Ga, Sn y Ni) para estudiar su comportamiento. Para asegurar el éxito de la creación de mesoporos, se ha utilizado una zeolita con ratio Si/Al=40. Al reducir el número de átomos de Al por átomos de Si se consigue una mayor formación de mesoporos, ya que el Al en la estructura inhibe la extracción del Si al aplicar un tratamiento alcalino. Así, la creación de mesoporos en el sólido se ha conseguido aplicando un tratamiento alcalino (NaOH 0,2M) para disolver parte del Si y extraerlo de la estructura dando lugar a poros de mayor tamaño, seguido de uno ácido (HCl 0,1M) para eliminar el Al extraído de la estructura y recuperar el ratio Si/Al, y finalmente un intercambio con NH4NO3 para devolverla a su forma ácida. La incorporación de los diferentes cationes se ha realizado mediante una impregnación húmeda a partir de su nitrato correspondiente para conseguir un 1% de carga. Con el objetivo de valorar qué prestaciones de los catalizadores llevan a una mejora de las propiedades de los biocombustibles, se ha realizado una caracterización de las propiedades de los productos obtenidos. Las propiedades a determinar y evaluar para el producto líquido final han sido el pH, el número de acidez total, el contenido de agua, el poder calorífico, la densidad, la viscosidad, su composición elemental y su poder calorífico y, se ha realizado un análisis semi-cuantitativo de los compuestos principales que lo componen mediante cromatografía de gases/masas. Los resultados obtenidos, muestran que la creación de mesoporos en el sólido lleva a una mejora en la calidad del líquido, principalmente en términos de menor viscosidad, menor contenido de oxígeno y un mayor poder calorífico, y una mayor producción de compuestos aromáticos e hidrocarburos. La incorporación de Ga, Ni o Sn en la estructura mejora dichas propiedades, llegando a alcanzar mayores reducciones de oxígeno y obteniendo una mayor fracción de compuestos aromáticos e hidrocarburos.

Free keyword(s): biocombustible ; pirólisis ; upgrading ; craqueo catalítico ; biomasa

Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Master