Analysis of manure digestate and its major components as adsorbents solids for biogas cleaningcx

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Efecto de la fracción inorgánica del purín en la capacidad absorbente de CO2 del char de pirólisis.

En la ganadería y agricultura se generan importantes cantidades de residuos (entre los que destacan los purines) que pueden tener un gran impacto ambiental si no se gestionan correctamente. La principal valorización de estos residuos es su utilización como fertilizante. Sin embargo, en ciertas zonas, el suelo no tiene suficiente capacidad para asimilar estos residuos y su aplicación supone un problema medioambiental. Una de las alternativas para su gestión es su valorización energética mediante digestión anaerobia para la producción de biogás. El biogás producido contiene compuestos indeseados, como CO2 y H2S entre otros, que deben ser retirados antes de su uso como combustible. La adsorción sobre carbón activo aparece como una de las tecnologías más apropiadas para la limpieza del biogás, pero eleva los costes del proceso de digestión dificultando su implementación en zonas agro-ganaderas. En el proyecto en el que se engloba este Trabajo Fin de Grado (TFG) se propone evaluar la integración de la digestión con una etapa termoquímica de pirólisis, en la que se procese el digestato para su transformación en un sólido adsorbente de bajo coste (char) que se podrá utilizar como adsorbente de CO2. Debido a la importancia del efecto de la composición del purín en las propiedades adsorbentes del char, en este TFG se ha estudiado el efecto de la fracción inorgánica contenida en el purín sobre su comportamiento termoquímico y sobre la capacidad de adsorción de CO2 del char obtenido. Para ello, se ha realizado la co-pirólisis en un reactor de lecho fijo a 550 °C de CaCO3, como representante de la fracción inorgánica, con los componentes orgánicos mayoritarios del purín (celulosa, lignina y soja). Se han estudiado los rendimientos a productos y la composición del gas obtenido, así como su poder calorífico. Se ha caracterizado el char obtenido mediante análisis elemental, espectroscopía FTIR para identificar los grupos funcionales en su superficie y mediante adsorción de N2 para determinar sus propiedades texturales.Una vez preparado el char, se han obtenido las isotermas de adsorción de CO2 a 25 °C para estos sólidos. En este estudio, se han utilizado dos métodos experimentales (termobalanza y lecho fijo). Las isotermas obtenidas se han ajustado a los modelos de Langmuir y Freundlich. Con el fin de determinar posibles efectos de interacción entre la fracción inorgánica y los componentes orgánicos del purín, los resultados experimentales obtenidos, tanto en la pirólisis como en la etapa de adsorción, se han comparado con los de los componentes puros. Se ha concluido que el CaCO3 tiene un efecto sinérgico, tanto en la producción de CO2 durante la etapa de pirólisis como en la capacidad de adsorción de CO2, especialmente para la fracción de lignina y soja. Sin embargo, en residuos con elevado contenido en fracción inorgánica, como es el caso del purín, el efecto diluyente del CaCO3 en las mezclas es más influyente que este efecto sinérgico.<br /

Estudio experimental de valorización de residuos de la industria del huevo mediante pirólisis

Inicialmente, se ha analizado la composición elemental de ambos residuos, para a continuación hacer un estudio estadístico de los experimentos a realizar. Posteriormente, se llevó acabo el tratamiento de pirólisis en un reactor de lecho fijo. Se recogió la materia obtenida para proceder a analizarla en el laboratorio y poder, así, llegar a las conclusiones obtenidas.El reactor ha trabajado a una temperatura con un rango de 480-520 ºC, obteniendo unas muestras sólidas, líquidas y gaseosas que han sido analizadas posteriormente. El reactor tiene un termopar para controlar la temperatura en todo momento. A la salida de este se encuentra un condensador y a continuación se dispone de un filtro de algodón. El objetivo de estos dos últimos es la recolección de los líquidos obtenidos. Finalmente, se analizan los gases obtenidos mediante un cromatógrafo.Las muestras obtenidas sólidas han sido sometidas a diversos análisis para determinar características propias, como la porosidad y las cenizas. Los residuos líquidos fueron recolectados, pero no analizados, debido a la poca cantidad recogida. Los gases, han sido analizados mediante un cromatógrafo permitiéndonos conocer su composición durante el proceso de pirólisis.<br /

Análisis de la capacidad de adsorción de CO2 del producto sólido de pirólisis producido a partir de los componentes mayoritarios del purín

Actualmente la ganadería intensiva es la responsable de la generación de grandes cantidades deresiduos orgánicos (purines) de diferente naturaleza que pueden influir sobre el medioambiente. Su principal valorización es como fertilizante en suelos agrícolas o incineracióngenerando una problemática ambiental grave. Por lo que, una de las principales medidas parala reducción de emisiones de gases de efecto invernadero es la correcta gestión de purinesincluyéndolo dentro de una estrategia de Economía Circular. Se propone desde un punto devista medio ambiental la digestión anaerobia de estos purines para obtener un biogáscombustible que podría utilizarse como energía en la propia explotación. Sin embargo, presentaen su composición gases contaminantes como H2S y CO2 cuya concentración debe reducirse, loque supone un gasto importante para la planta. Una de estas alternativas es el uso detratamientos termoquímicos para la obtención de un sólido adsorbente de bajo coste, útil en lalimpieza del biogás. La integración de una etapa de pirólisis junto al digestor anaerobio paratratar el digestato de purín, puede permitir obtener sólidos adsorbentes de bajo coste a partirdel subproducto obtenido en la digestión, impulsando así el concepto de economía circular.Durante el proceso de pirólisis la descomposición térmica del sólido produce un gas combustibleque se puede utilizar para generar energía, y a su vez, un producto sólido (char) rico en carbonoy con propiedades estructurales que pueden ser adecuadas para su uso en la captura de CO2.<br /

Estudio de la pirólisis de pelo de cerdo. Caracterización de los productos obtenidos

España es el segundo país productor de porcino en Europa, siendo necesaria la gestión sostenible de los residuos generados en dicho sector. Actualmente, el pelo de cerdo constituye un residuo orgánico cuyo principal destino es su depósito en vertedero. En este trabajo se propone valorar la pirólisis como un posible tratamiento que permita valorizar el pelo de cerdo. Se plantea como objetivo evaluar el efecto de la temperatura de pirólisis sobre la distribución y las principales características de los productos obtenidos.<br /

CO2 adsorption on pyrolysis char from protein-containing livestock waste: How do proteins affect?

Biogas generation through anaerobic digestion provides an interesting opportunity to valorize some types of animal waste materials whose management is increasingly complicated by legal and environmental restrictions. To successfully expand anaerobic digestion in livestock areas, operational issues such as digestate management must be addressed in an economical and environmentally sustainable way. Biogas upgrading is another necessary stage before intending it to add-value applications. The high concentration of CO2 in biogas results in a reduced caloric value, so the removal of CO2 would be beneficial for most end-users. The current work evaluates the CO2 uptake properties (thermogravimetry study) of low-cost adsorbent materials produced from the animal wastes generated in the livestock area itself, specifically via pyrolysis of poorly biodegradable materials, such as meat and bone meal, and the digestate from manure anaerobic digestion. Therefore, the new element in this study with respect to other studies found in the literature related to biochar-based CO2 adsorption performance is the presence of high content of pyrolyzed proteins in the adsorbent material. In this work, pyrolyzed chars from both meat and bone meal and co-digested manure have been proven to adsorb CO2 reversibly, and also the chars produced from their representative pure proteins (collagen and soybean protein), which were evaluated as model compounds for a better understanding of the individual performance of proteins. The ultra-microporosity developed in the protein chars during pyrolysis seems to be the main explanation for such CO2 uptake capacities, while neither the BET surface area nor N-functionalities on the char surface can properly explain the observed results. Although the CO2 adsorption capacities of these pristine chars (6–41.0 mg CO2/g char) are far away from data of commercially activated carbons (~80 mg CO2/g char), this application opens a new via to integrate and valorize these wastes in the circular economy of the primary sector

Influence of NH3 CO2 activation on the CO2 H2S adsorption capacity of cellulose char

Anaerobic co-digestion is an attractive opportunity for the energetic valorization of several organic residues generated in the livestock and agricultural sector. A combustible biogas is obtained, that could be used as a source of energy on the farm. The biogas is mainly composed of CH4, CO2 and trace amounts of other components such as H2S. However, to reduce gas emissions&nbsp; and broaden the application of biogas as a fuel or as bio-methane, the concentration of CO2 and H2S must be decreased.&nbsp;This study examines the effect of NH3 functionalization and/or CO2 activation (at 700&nbsp;ºC) of cellulose pyrolysis chars (produced at 750&nbsp;ºC) on the adsorption of CO2 and H2S from a gas stream

Estudio de la capacidad de adsorción de H2S del producto sólido de pirólisis producido a partir de los principales componentes del digestato de purín

Análisis del efecto de la composición de la fracción orgánica del digestato de purín sobre la capacidad de adsorción del H2S a 25 °C del producto sólido (char) de pirólisis producido a partir de los principales componentes del digestato de purín (celulosa, lignina, proteína de soja

Análisis de la capacidad de adsorción de CO2 del char de pirólisis obtenido a partir de los componentes mayoritarios del purín

Análisis de la capacidad de adsorción del CO2 a 25 °C del producto sólido (char) de pirólisis producido a partir de los principales componentes del digestato de purín, como son la celulosa, la lignina, la proteína de soja y el CaCO3 a tres temperaturas diferentes de pirólisis

Experimental strategy for the preparation of adsorbent materials from torrefied palm kernel shell oriented to CO2 capture

In this study, an experimental strategy to obtain biochar and activated carbon from torrefied palm kernel shell as an efficient material for CO2 removal was evaluated. Biochar was obtained by slow pyrolysis of palm kernel shell at different temperatures (350 °C, 550 °C, and 700 °C) and previously torrefied palm kernel shell at different temperatures (220 °C, 250 °C, and 280 °C). Subsequently, activated carbons were prepared by physical activation with CO2 from previously obtained biochar samples. The CO2 adsorption capacity was measured using TGA. The experimental results showed that there is a correlation between the change in the O/C and H/C ratios and the functional groups –OH and C=O observed via FTIR in the obtained char, indicating that both dehydration and deoxygenation reactions occur during torrefaction; this favors the deoxygenation reactions and makes them faster through CO2 liberation during the pyrolysis process. The microporous surface area shows a significant increase with higher pyrolysis temperatures, as a product of the continuous carbonization reactions, allowing more active sites for CO2 removal. Pyrolysis temperature is a key factor in CO2 adsorption capacity, leading to a CO2 adsorption capacity of up to 75 mg/gCO2 for biochar obtained at 700 °C from non-torrefied palm kernel shell (Char700). Activated carbon obtained from torrefied palm kernel shell at 280 °C (T280-CHAR700-AC) exhibited the highest CO2 adsorption capacity (101.9 mg/gCO2). Oxygen-containing functional groups have a direct impact on CO2 adsorption performance due to electron interactions between CO2 and these functional groups. These findings could provide a new experimental approach for obtaining optimal adsorbent materials exclusively derived from thermochemical conversion processes