Evaluación de los recursos agrícolas para su valorización energética en calderas Spouted Bed Reactors

Abstract

[ES] La agricultura, las industrias de transformación de productos agrícolas o la industria agroalimenticia generan una gran cantidad de residuos cuya adecuada gestión es imprescindible para garantizar la protección del medio ambiente. Ahora bien, estos residuos correctamente recolectados y transformados pueden ser valorizados y convertidos en una fuente importante de recursos, tanto desde el punto de vista material como energético. Sin embargo, la gran variedad de estos residuos obliga a adaptar y establecer, para cada uno de ellos, los métodos de obtención específicos de las materias primas que los componen, así como sus propiedades térmicas, sin las cuales cualquier planificación y aprovechamiento energético quedaría incompleto y sería ineficaz.

En este contexto, este Trabajo Final de Grado se plantea como objetivo principal caracterizar diferentes residuos, tanto desde el punto de vista de sus propiedades térmicas como materiales. Concretamente, se han seleccionado los residuos del café procesado en las cafeteras, rastrojos del cultivo de algodón, y del persimón rojo o caqui, para diseñar un aprovechamiento energético eficiente de estos residuos convertidos en biomasa. Asimismo, con este estudio se pretende evitar un grave problema medioambiental, puesto que la quema incontrolada de estos residuos es una fuente de emisiones hacia la atmósfera, entre otros gases de efecto invernadero: metano, monóxido y dióxido de carbono, óxidos de nitrógeno, etc.

Para alcanzar este objetivo se han aplicado las técnicas de Análisis Termogravimétrico (TGA), para caracterizar los procesos de degradación termoquímica, evaluar sus propiedades térmicas y valor energético; así como el Proximate Analysis para conocer la composición química de los mismos. De este modo, se determinó, el contenido de humedad, cenizas, materia volátil y su correspondiente contenido en carbono fijo. Posteriormente, se analizó la composición elemental de los residuos para obtener el poder calorífico de cada uno de ellos y la degradación y descomposición de los residuos en función de la temperatura. El análisis térmico se realizó en presencia de oxígeno y de argón para conocer el comportamiento de los residuos en ambos tipos de atmósferas. El estudio de todas estas propiedades permitió establecer si el proceso óptimo para cada uno de ellos es la pirólisis o la combustión en atmósfera oxidante. Por último, se determinaron con estos parámetros las condiciones más favorables para la valorización energética de dichos residuos en una caldera o reactor tipo Spouted Bed Reactors (SBR)

[EN] Agriculture, agricultural products processing industries, or the agri-food industry generate a lot of waste whose proper management is essential to ensure the protection of the environment. Now, the correctly collected and processed residues can be valued and converted into an important source of resources, both from a material and energy point of view. However, the great variety of these wastes requires to adapt and establish, for each one of them, the specific obtaining methods of the raw materials that compose them, as well as their termal properties, without which any planning and energy use would be incomplete and ineffective. In this context, this Final Degree Project work arises as a main objective characterize different waste, both from the point of view of its thermal properties such as materials. Specifically, we have selected wastes of coffee processed in coffee machines, wastes of the cultivation of cotton and the red persimmon, to design an efficient energy recovery of waste converted into biomass. Also, this study aims to avoid a serious environmental problem, since the uncontrolled burning of this waste is a source of emissions into the atmosphere, among other greenhouse gases: methane, carbon monoxide an dioxide, nitrogen oxides, etc. To achieve this objective, the techniques of Thermogravimetric Analysis (TGA) have been applied to characterize thermochemical degradation processes, evaluate their thermal properties and energetic value; as well as the Proximate Analysis to know the chemical composition of them. In this way, the moisture content, ashes, volatile matter and its corresponding fixed carbon content were determined. Afterwards, the elemental composition of the waste was analyzed to obtain the calorific value of each one of them and the degradation and decomposition of the waste as a function of temperature. The thermal analysis was performed in the presence of oxygen and argon to know the behavior of the waste in both types of atmospheres. The study of all these properties allowed to establish if the optimal process for each of them is pyrolysis or combustion in oxidizing atmosphere. Finally, the most favorable conditions for the energy recovery of said waste in a boiler or reactor type Spouted Bed Reactors (SBR) were determined with these parameters.