Resumen de Characterisation and adding value to agro-forestry biomass products obtained from thermochemical processes
L’aprofitament de biomassa per produir biocombustibles i bioproductes a partir de fonts renovables està despertant un gran interès en els últims anys motivat per la oportunitat de convertir un residu en una font primària d’energia fàcilment accessible a escala local i regional. Catalunya és una regió amb una gran massa forestal i que genera molts residus agrícoles. L’aprofitament d’aquesta biomassa permet la millora del sector agro-forestal, la preservació i conservació del paisatge tradicional, reduir el risc d’incendis i incrementa la diversificació energètica reduint la dependència dels combustibles fòssils i mitigant els efectes del escalfament global. En aquest context, l’objectiu principal d’aquesta tesi és la valorització de residus de biomassa agro-forestal com a biocombustibles d’alta densitat energètica mitjançant processos de torrefacció i piròlisis per tal d’avançar cap a un model energètic més sostenible. En primer lloc, s’avaluà la valorització dels residus de biomassa agrària com a pellets torrefactes mitjançant un procés de torrefacció participant en una prova pilot desenvolupada en una zona rural per tal de demostrar la viabilitat tècnica i econòmica d’implementar aquest procés com a una estratègia local d’aprofitament d’aquest residu, en el que es coneix com economia circular i bioeconomia. En primer lloc, es caracteritzà la biomassa original i els productes de torrefacció. Els pellets torrefactes obtinguts tenen característiques dins estàndards europeus del pellets comercialitzables. El líquid de torrefacció és un producte aquós amb alts continguts d’àcid acètic i furfural, sent un potencial pesticida biodegradable o un protector de fusta. A més a més, es demostrà la viabilitat econòmica d’implementar una planta mòbil de torrefacció en un zona rural. El bio-oil és un producte líquid procedent de la piròlisi rapida de la biomassa amb un gran potencial com a combustible líquid i plataforma química per a la obtenció de bio-productes, sent així una potencial matèria prima en una biorefineria. Actualment, el bio-oil és un biocombustible pobre degut a la seva corrosivitat, alta viscositat, alt contingut en oxigen i la seva inestabilitat tèrmica i química. Per aquest motiu, es requereixen processos de millora d’aquest producte, encara que aquest redueixen la seva viabilitat econòmica. En aquest context, dos processos de millora del bio-oil han estat estudiats utilitzant processos amb un consum energètic assumible aprofitant la temperatura de sortida del bio-oil durant el procés de producció i el temps d’emmagatzematge. En primer lloc, es caracteritzà el bio-oil i s’avaluà un mètode de quantificació i identificació de la composició química del bio-oil mitjançant l’anàlisi per GC-MS per tal d’aconseguir una millor caracterització d’aquest producte així com la monitorització dels canvis químics que puguin tenir lloc durant els processos de millora. Posteriorment, s’avaluà un procés catalític de millora del bio-oil utilitzant bentonites i zeolites a 60 ºC. Aquest procés mostrà una reducció de l’acidesa del bio-oil encara que no degut a la catàlisi de reaccions sinó al caràcter bàsic d'aquests materials a aquesta temperatura. Finalment, nous processos d’hidrogenació del bio-oil a temperatura ambient aprofitant l’alta reactivitat de l’hidrogen naixent han estat avaluats per tal de reduir el contingut d’oxigen d’aquest i augmentar el seu poder calorífic. L’hidrogen naixent ha estat produït in situ via l’oxidació d’un metall utilitzant el bio-oil com a medi àcid i via l’electròlisi de l’aigua continguda en el bio-oil, resultant el primer mètode més simple i efectiu. Així, el procés d’hidrogenació via oxidació del zinc s’ha realitzat a diferents condicions experimentals mostrant uns resultats molt esperançadors ja que s'observen diferències significatives entre el bio-oil d'abans i de després del procés de millora. Per concloure, Aquest treball mostra el potencial, present i futur, de valoritzar residus agro-forestals mitjançant processos termoquímics com a biocombustible i bioproductes.
