Biomasa lignocelulósica residual. Procesos termoquímicos para aprovechamiento energético y generación de productos sustitutos de hidrocarburos

Abstract

El empleo de recursos biomásicos para generar energía y obtener productos químicos es impulsado por las limitaciones prospectivas y ambientales, del actual sistema energético global basado en recursos fósiles. Así, la búsqueda de fuentes alternativas de origen renovable ha ido ganando espacio en las agendas públicas de todos los países. El procesamiento termoquímico de la biomasa permite obtener combustibles sólidos, líquidos y gaseosos, precursores de una gran variedad de productos finales. Por ejemplo, la pirólisis, que es la degradación térmica de la biomasa en ausencia o con cantidades limitadas de oxígeno, genera tres corrientes de productos útiles: líquidos, denominados bio-oils, compuestos por dos fases (acuosa y alquitranosa), gaseosos (CO, CO2, H2, CH4 y N2) y sólidos (compuestos básicamente por carbón y cenizas). La gasificación es la oxidación térmica parcial del material orgánico que da como resultado una alta proporción de productos gaseosos (principalmente H2, CO, CO2, CH4) y cantidades moderadas de sólidos (carbón y cenizas) y compuestos condensables (alquitranes). El objetivo de esta Tesis fue el estudio del comportamiento de diferentes biomasas lignocelulósicas residuales de la región en procesamientos termoquímicos; específicamente, en pirólisis y gasificación. Se analizó la factibilidad del procesamiento de dichas biomasas en diferentes condiciones, y el impacto de la composición y propiedades de las mismas sobre rendimientos y características de los productos obtenidos, así como el planteamiento de posibles rutas de valorización de los mismos para contribuir, de esta manera, a la economía circular mediante la generación mínima de desechos y la reutilización de materiales.

The use of biomass resources to generate energy and produce chemicals is driven by the limitations, both prospective and environmental, of the current global energy system based on fossil resources. Thus, the search for alternative renewable sources has been gaining space in the public agendas of all countries. The thermochemical processing of biomass allows obtaining solid, liquid and gaseous fuels, which are precursors of a wide variety of final products. For example pyrolysis, the thermal degradation of biomass in the absence or with limited quantities of oxygen, yields three streams of useful products: liquids (bio-oils), which include two phases (aqueous and tar), gaseous (CO, CO2, H2, CH4 and N2) and solids (basically carbon and ash). Gasification is the partial thermal oxidation of organic material resulting in a high proportion of gaseous products (mainly H2, CO, CO2, CH4) and moderate amounts of solids (cabon and ash) and condensable compounds (tars). The objective of this Thesis was to study the behavior of different residual lignocellulosic biomasses from the region in thermochemical processing; specifically, in pyrolysis and gasification. The feasibility of processing these biomasses under different conditions and the impact of their composition and properties on the yields and characteristics of the products obtained, as well as the possible valorisation routes for them to contribute, in this way, to the circular economy through the minimum generation of waste and the reuse of materials, were analyzed.