Diseño de un proceso de transformación termoquímica para la producción de hidrógeno a partir de purines porcinos mediante técnicas de simulación avanzada

Abstract

[ES] En la actualidad, España es uno de los principales países europeos en la producción de ganado porcino y sus derivados. La intensificación de la actividad ganadera en este sector conlleva un aumento en la producción de residuos orgánicos con alto contenido en amoniaco. Anteriormente se han desarrollado estrategias para la valorización de estos residuos. Una de las opciones más extendidas es su empleo como fertilizante, sin embargo, el alto contenido en nitrógeno y la presencia numerosa de microorganismos patógenos hacen que su uso esté limitado. Otra estrategia muy extendida es la valorización energética a través de la combustión, pero el rendimiento energético de este proceso se ve afectado por la variabilidad en la composición de la materia prima suministrada al proceso. Como método de valorización energética alternativo a la combustión, se plantea la producción de hidrógeno a través de un proceso de transformación termoquímico. En el presente proyecto se diseñan y comparan diferentes estrategias de producción de hidrógeno a partir del purín de ganado porcino, como son la gasificación mediante vapor o mediante aire seguidos de un proceso de reformado con un reformador de membrana protónica. Además, se estudia el efecto de los diferentes parámetros de operación con el objetivo de optimizar el consumo energético del proceso. Para ello, se construyen diferentes modelos de cada una de las estrategias de producción en un software avanzado de simulación de procesos.

[EN] Nowadays, Spain is one of the main European countries in the production of pig livestock and their derivatives. The intensification of livestock activity in this field leads to an increase in the production of organic waste with a high ammonia content. Strategies have previously been developed to valorize these wastes. One of the most widespread options is its use as a fertilizer, however, the high nitrogen content and the high presence of pathogenic microorganisms mean that its use is limited. Another common strategy is energy recovery through combustion, but the energy efficiency of this process is affected by the variability in the composition of the raw material supplied to the process. As an alternative energy recovery method, the production of hydrogen is proposed through a thermochemical transformation process. In this project, different hydrogen production strategies from pig manure are designed and compared, such as gasification by steam or by air followed by a reforming process with a protonic membrane reformer. In addition, different operating parameters are studied in order to optimize the energy consumption of the process. For this, different models of each of the production strategies are built in advanced process simulation software.