Tratamientos termoquímicos para valorización energética de residuos biomásicosviabilidad técnica y comparativa económica

Resumen

La apuesta de la Unión Europea a través del programa Horizonte Europa agrupa los desafíos de la sociedad actual para implantar un modelo de economía circular. Este programa incluye un apartado centrado en el uso de residuos de biomasa para producir nuevos biocombustibles, productos químicos y diferentes materiales de origen renovable. Partiendo de esta premisa, en este trabajo se plantea la valorización energética de dos residuos biomásicos (poda de olivo y compost que no cumple especificaciones para su venta). Para ello se ha seleccionado la carbonización hidrotermal como tratamiento a evaluar y se ha realizado una comparativa con otros tratamientos térmicos ampliamente estudiados como son la pirólisis y la torrefacción. En primer lugar, se lleva a cabo la optimización de los parámetros de reacción (temperatura y tiempo) en la carbonización hidrotermal de poda de olivo. Para ello, se seleccionan nueve condiciones de reacción diferentes (220, 250 y 280 °C como temperaturas de reacción y 3, 6 y 9 horas como tiempos de reacción). Los resultados permiten afirmar que para la obtención de un hidrochar con propiedades combustibles aptas para su uso como biocombustible no es necesario tratar la biomasa a una temperatura superior a 250 °C, ni aplicar un tiempo de reacción mayor a 3 horas, ya que el consumo energético necesario para ello no se compensa con la mejora de las propiedades del sólido. Una vez que se comprueba que con una biomasa lignocelulósica como la poda de olivo se puede obtener un carbonizado útil como biocombustible a unas condiciones de operación optimizadas, se plantea el mismo procedimiento para un residuo orgánico de difícil gestión como es el compost fuera de especificaciones. Debido a su composición, este producto por sí solo no presenta una buena conversión, por lo que se va a mezclar con diferentes proporciones de poda de olivo para gestionarlos de manera conjunta. De todas las mezclas evaluadas, el hidrochar con un 25% de compost y un 75% de poda de olivo es el que presenta los mejores resultados en cuanto a conversión y propiedades fisicoquímicas. De este modo se puede reducir la cantidad de este compost que actualmente no tiene ninguna utilidad, valorizándolo energéticamente. Visto que la carbonización hidrotermal resulta adecuada para convertir estos residuos en biocombustibles sólidos, se plantea la comparativa con otros tratamientos térmicos en seco para ver las diferencias entre ellos en términos de producto generado y consumo energético necesario para ello. Para una biomasa con un contenido en humedad moderado, como es la poda de olivo, el tratamiento de torrefacción resulta ser el más adecuado en términos de consumo energético y rendimiento másico. Sin embargo, mediante la pirólisis se consigue una mayor carbonización del producto, pero con un rendimiento menor y un consumo energético muy superior al anterior. Para la carbonización hidrotermal se aprecian variaciones mucho más significativas con la severidad del proceso. Como último punto se plantea realizar un estudio preliminar a nivel económico para comparar todas las alternativas de tratamiento. Este análisis realizado con los datos extrapolados recogidos a escala laboratorio concluye que, si solo consideramos la producción de carbonizado, sin darle valor añadido a las otras fracciones generadas (líquida y gaseosa), ninguna de las alternativas resulta rentable, con valores actuales netos entre -35 y -45 M€. Este hecho demuestra el gran desafío que plantea la evolución hacia una economía circular más sostenible. De entre todas, la carbonización hidrotermal de compost y poda de olivo resulta ser la más rentable a nivel económico. Todas las conclusiones obtenidas a lo largo de los capítulos expuestos en esta tesis permiten abrir nuevas vías de investigación para conseguir obtener muchas corrientes valiosas a partir de residuos, fomentando de este modo el concepto de economía circular tan necesario en la sociedad actual.