Valorização de resíduos agroindustriais de café e algodão para pordução de bio-óleo e biochar

Es esencial hoy en día y especialmente para un futuro próximo atender la demanda de energía y ofrecer una alternativa de fuentes renovables que no dañen el medio ambiente. Los residuos agroindustriales están ampliamente disponibles, por lo que su utilización en procesos de producción puede reducir significativamente los costes. El residuo de café y la semilla de algodón son residuos con alto contenido lignocelulósico, lo que los torna atractivos para aplicación en tecnologías de degradación termoquímicas como la pirólisis. La pirólisis consiste en la conversión de biomasa en energía y productos químicos de valor añadido. En esta tesis se realizó el estudio de la pirólisis del residuo de café y semilla de algodón. Estas biomasas fueron sometidas a la pirólisis en lecho fijo con flujo continuo de nitrógeno, generando bio-óleo, gases y biochar. Los principales productos (bio-óleo y biochar) también se han estudiado. En los bio-oleos, a través del análisis por cromatografía gaseosa bidimensional, se encontraron compuestos de gran importancia para la industria química, alimenticia, farmacéutica, para biocombustibles y alternativas de derivados del petróleo, por ejemplo, ácidos grasos e hidrocarburos identificados en el bio-oleo de la biomasa del residuo del café, y un gran contenido de compuestos fenólicos y nitrogenados, para el bio-oleo de la semilla de algodón. Las biomasas y los biochars se caracterizaron por diversas técnicas (análisis elemental, poder calorífico, contenido de cenizas, TGA SEM, FT-IR, etc.). Los biochars fueron modificados por dos distintos procesos de activación química y probados para su aplicación como adsorbente en la remoción del colorante catiónico azul de metileno en solución acuosa. La capacidad de retención del colorante para los biochars activados químicamente (de las dos biomasas), quedarán muy cerca de los resultados obtenidos para el carbón activado comercial. Los biochars también demostraron tener buenas características, como el alto poder calorífico, que sugieren su aplicación como sustituyentes de combustibles fósiles sólidos.Los productos de la pirólisis, bio-óleo y el biochar, de ambas biomasas, presentaron resultados que promueven la valorización de estos residuos tanto en aspectos energéticos, como también de innovación de materiales, contribuido a la reducción de residuos y aportando soluciones para el cuidado del medio ambiente.It's essential nowadays and especially for the near future to meet the energy demand and offer an alternative of renewable sources that don't injury the environment. Agroindustrial waste is widely available and low cost, so its use in production processes can significantly reduce costs. The spent coffee grounds and cottonseed are residues with high lignocellulosic content, which makes them attractive for application in thermochemical technologies such as pyrolysis, which consists of the conversion of biomass into energy and value-added chemical products. In this work the pyrolysis of spent coffee grounds and cottonseed was carried out. These biomasses were submitted to pyrolysis in fixed bed with nitrogen flow, generating bio-oil, gases and biochar. The main products (bio-oil and biochar) were studied in detail. In both bio-oils, through the analysis by two-dimensional gas chromatography, compounds of great importance were found for the chemical, food, pharmaceutical, biofuels and petroleum products alternatives, for example, fatty acids and hydrocarbons identified in the bio-oil of spent coffee grounds, and a high content of phenolic and nitrogen compounds, for the cottonseed bio-oil. Biomasses and biochars were characterized by several techniques (elemental analysis, calorific value, ash content, MEV, FT-IR, etc.). The biochars were modified by two distinct chemical activation processes and tested for use as an adsorbent in the removal of the methylene blue cationic dye in aqueous solution. The results for the adsorption tests were very promising. The ability of the activated biochars in the adsorption of the dye was very close to the results obtained for commercial activated charcoal. Biochars have also demonstrated good characteristics, such as high calorific power, which suggest their application as substituents for solid fossil fuels. The products of the pyrolysis, bio-oil and biochar of both biomass presented results that promote the recovery of these residues both in energy aspects as well as in materials innovation, contributed to waste reduction and providing solutions for the care of the environment.Avui dia en dia i, especialment de cara a un futur pròxim, és essencial atendre la demanda d'energia a través de noves alternatives basades en fonts renovables que no perjudiquen el medi ambient. En aquest sentit, els residus agroindustrials són materials àmpliament disponibles i la seua utilització en la producció d'energia podria reduir significativament els costos associats a aquest procés. El residu de cafè i la llavor de cotó són materials amb alt contingut lignocel·lulòsic, fet que els torna atractius per a la seua aplicació en tecnologies de degradació termoquímiques com la piròlisi. La piròlisi consisteix en la conversió de biomassa en energia i productes químics de valor afegit. En aquesta tesi es va realitzar l'estudi de la piròlisi del residu de cafè i de la llavor de cotó, els quals van ser sotmeses a la piròlisi en llit fix amb flux continu de nitrogen, generant bio-oli, gasos i biochar. Així mateix, s'han estudiat i caracteritzat els principals productes obtinguts (bio-oli i biochar). A través de l'anàlisi mitjançant cromatografia gasosa bidimensional dels bio-olis, es van trobar compostos de gran importància per a la indústria química, alimentària i farmacèutica, així com per a biocombustibles i alternatives de derivats del petroli. Concretament, es va identificar una gran quantitat d'àcids grassos i hidrocarburs en el bio-oli de la biomassa del residu del cafè, i un gran contingut de compostos fenòlics i nitrogenats al bio-oli de la llavor de cotó. Les biomasses i els biochars es van caracteritzar a través de diverses tècniques (anàlisi elemental, poder calorífic, contingut de cendres, TGA, SEM, FT-IR, etc.). Una vegada caracteritzats, els biochars van ser modificats a través de dos processos diferents d'activació química i provats per a la seua aplicació com adsorbents en l'eliminació del colorant catiònic blau de metilè en solució aquosa. La capacitat de retenció del colorant trobada per als biochars químicament activats (de les dues biomasses) foren comparables amb resultats obtinguts amb carbó activat comercial. Els biochars també mostraren altres característiques interessants, com un alt poder calorífic, fet que obri la possibilitat d'aplicació com a substituents de combustibles fòssils sòlids. En definitiva, els productes de la piròlisi d'ambdues biomasses, el bio-oli i el biochar, van presentar resultats prometedors pel que fa a la seua valorització energètica, com també d'innovació de materials, contribuint a la reducció de residus i aportant potencials solucions per a la reducció de la contaminació del medi ambient.Primaz, CT. (2018). Valorização de resíduos agroindustriais de café e algodão para pordução de bio-óleo e biochar [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/110086TESI

Valorização de resíduos agroindustriais de café e algodão para produção de bio-óleo e biochar

É essencial hoje em dia e especialmente para um futuro próximo atender a demanda de energia e oferecer uma alternativa de fontes renováveis que não prejudiquem o meio ambiente. Os resíduos agroindustriais são materiais amplamente disponíveis e apresentam potencial para serem aplicados como fonte de energia em diferentes processos industriais, reduzindo significativamente os custos associados aos mesmos. A borra residual do café e a semente de algodão são resíduos com alto conteúdo lignocelulósico, o que os torna atrativos para aplicação em tecnologias termoquímicas como a pirólise, que consiste na conversão de biomassa em energia e produtos químicos de valor agregado. Neste trabalho foi realizado o estudo da pirólise da borra residual do café e semente de algodão. Estas biomassas foram submetidas à pirólise em leito fixo com fluxo de nitrogênio, gerando bio-óleo, gases e biochar. Os principais produtos (bio-óleo e biochar) foram detalhadamente estudados. Nos bio-óleos, através da análise por cromatografia gasosa bidimensional, foram encontrados compostos de grande importância para a indústria química, alimentícia, farmacêutica, para biocombustíveis e alternativas de derivados do petróleo, como exemplo, ácidos graxos e hidrocarbonetos identificados no bio-óleo da borra residual do café, e um grande teor de compostos fenólicos e nitrogenados, para o bio-óleo da semente de algodão. As biomassas e os biochars foram caracterizados por diversas técnicas (análise elementar, poder calorífico, teor de cinzas, SEM, FT-IR, etc). Os biochars foram modificados por dois distintos processos de ativação química e testados para uso como adsorvente na remoção do corante catiónico azul de metileno em solução aquosa. Os resultados para os testes de adsorção mostraram-se muito promissores. A capacidade dos biochars ativados, na adsorção do corante ficaram muito próximas de resultados obtidos para o carvão ativado comercial. Os biochars também demonstraram boas características, como o alto poder calorífico, que sugerem sua aplicação como substituintes de combustíveis fósseis sólidos. Os produtos da pirólise, bio-óleo e o biochar, de ambas as biomassas, apresentaram resultados que promovem a valorização destes resíduos tanto em aspectos energéticos, como também de inovação de materiais, contribuído para redução de resíduos e aportando soluções para o cuidado do meio ambiente.Es esencial hoy en día y especialmente para un futuro próximo atender la demanda de energía y ofrecer una alternativa de fuentes renovables que no dañen el medio ambiente. Los residuos agroindustriales están ampliamente disponibles, por lo que su utilización en procesos de producción puede reducir significativamente los costes. El residuo de café y la semilla de algodón son residuos con alto contenido lignocelulósico, lo que los torna atractivos para aplicación en tecnologías de degradación termoquímicas como la pirólisis. La pirólisis consiste en la conversión de biomasa en energía y productos químicos de valor añadido. En esta tesis se realizó el estudio de la pirólisis del residuo de café y semilla de algodón. Estas biomasas fueron sometidas a la pirólisis en lecho fijo con flujo continuo de nitrógeno, generando bio-óleo, gases y biochar. Los principales productos (bio-óleo y biochar) también se han estudiado. En los bio-oleos, a través del análisis por cromatografía gaseosa bidimensional, se encontraron compuestos de gran importancia para la industria química, alimenticia, farmacéutica, para biocombustibles y alternativas de derivados del petróleo, por ejemplo, ácidos grasos e hidrocarburos identificados en el bio-oleo de la biomasa del residuo del café, y un gran contenido de compuestos fenólicos y nitrogenados, para el bio-oleo de la semilla de algodón. Las biomasas y los biochars se caracterizaron por diversas técnicas (análisis elemental, poder calorífico, contenido de cenizas, TGA SEM, FT-IR, etc.). Los biochars fueron modificados por dos distintos procesos de activación química y probados para su aplicación como adsorbente en la remoción del colorante catiónico azul de metileno en solución acuosa. La capacidad de retención del colorante para los biochars activados químicamente (de las dos biomasas), quedarán muy cerca de los resultados obtenidos para el carbón activado comercial. Los biochars también demostraron tener buenas características, como el alto poder calorífico, que sugieren su aplicación como sustituyentes de combustibles fósiles sólidos.Los productos de la pirólisis, bio-óleo y el biochar, de ambas biomasas, presentaron resultados que promueven la valorización de estos residuos tanto en aspectos energéticos, como también de innovación de materiales, contribuido a la reducción de residuos y aportando soluciones para el cuidado del medio ambiente.It’s essential nowadays and especially for the near future to meet the energy demand and offer an alternative of renewable sources that don’t injury the environment. Agroindustrial waste is widely available and low cost, so its use in production processes can significantly reduce costs. The spent coffee grounds and cottonseed are residues with high lignocellulosic content, which makes them attractive for application in thermochemical technologies such as pyrolysis, which consists of the conversion of biomass into energy and value-added chemical products. In this work the pyrolysis of spent coffee grounds and cottonseed was carried out. These biomasses were submitted to pyrolysis in fixed bed with nitrogen flow, generating bio-oil, gases and biochar. The main products (bio-oil and biochar) were studied in detail. In both bio-oils, through the analysis by two-dimensional gas chromatography, compounds of great importance were found for the chemical, food, pharmaceutical, biofuels and petroleum products alternatives, for example, fatty acids and hydrocarbons identified in the bio-oil of spent coffee grounds, and a high content of phenolic and nitrogen compounds, for the cottonseed bio-oil. Biomasses and biochars were characterized by several techniques (elemental analysis, calorific value, ash content, SEM, FT-IR, etc.). The biochars were modified by two distinct chemical activation processes and tested for use as an adsorbent in the removal of the methylene blue cationic dye in aqueous solution. The results for the adsorption tests were very promising. The ability of the activated biochars in the adsorption of the dye was very close to the results obtained for commercial activated charcoal. Biochars have also demonstrated good characteristics, such as high calorific power, which suggest their application as substituents for solid fossil fuels. The products of the pyrolysis, bio-oil and biochar of both biomass presented results that promote the recovery of these residues both in energy aspects as well as in materials innovation, contributed to waste reduction and providing solutions for the care of the environment

Valorization of cotton residues for production of bio-oil and engineered biochar

[EN] Cotton seed was submitted to fast pyrolysis in a fixed bed reactor and the liquid and solid products were characterized applying several techniques. The detailed chemical composition of the bio-oil was investigated using GC × GC/TOFMS combined with software tools and retention index. A total of 257 compounds were tentatively identified with 168 were confirmed by LTPRI. The most abundant compounds identified in the cotton seed bio-oil were nitrogenous (56 compounds) and phenolic (42 compounds) what distinguishes this bio oil from others, produced from various sources of biomass. The higher heating values of cotton seed and bio-oil were 19.34 MJ kg ¿1 and 34.25 MJ kg ¿1 respectively and demonstrating the feasibility of the use of cotton seed in its natural form for energy generation or as a secondary source once a bio-oil with these characteristics would be a suitable candidate for use in boilers for heating purposes or chemical extraction. The biochar had a significant carbon content and a high heating value (22.12 MJ kg ¿1), making it attractive for fuel applications. The activation methods used were able to improve the physical and chemical characteristics of the biochar, as demonstrated by methylene blue adsorption tests. The maximum adsorption capacity of NaOH-activated biochar was 23.82 mg g ¿1 while that of K2CO3-activated biochar was 332.40 mg g ¿1.The authors would like to thanks the support of Brazilian Coordenaçao de Aperfeicoamento de Pessoal de Nivel Superior(CAPES, scholarships for the first author-Finance code 001) and EBW thorn Project Euro-Brazilian Windows Erasmus Mundus Program (scholarships for the first author).Primaz, CT.; Ribes-Greus, A.; Jacques, RA. (2021). Valorization of cotton residues for production of bio-oil and engineered biochar. Energy. 235:1-11. https://doi.org/10.1016/j.energy.2021.12136311123

Reduction of Nitrates in waste water through the valorization of rice straw: LIFE LIBERNITRATE Project

An improved and more sustainable waste management system is required for successful development of technologies based on renewable sources. Rice straw is submitted to controlled combustion reactions and the produced ashes are chemically treated to produce silica. After a chemical activation step, the activated silica shows potential as an adsorbent agent and will be used to remove the excess of nitrates in groundwater and wells in the area of Alginet (Valencia, Spain), selected as a vulnerable zone within the Nitrates Directive. The demonstration activity aims to have a local impact on municipalities of 200 inhabitants or fewer, decreasing from current nitrate concentrations close to 50 mg/L, to a target of 25 mg/L. In a successive step, the methodology will be transferred to other municipalities with similar nitrate problems (Piemonte, Italy) and replicated to remove different pollutants such as manure (the Netherlands) and waste waters from the textile industry (Italy)

Caracterização dos compostos presentes no bio-óleo obtido a partir da pirólise da borra residual de café

O café é um produto agrícola importante sendo uma das bebidas mais consumidas no mundo todo. Os resíduos obtidos durante o seu preparo (borra) são nutricionalmente ricos contendo muitos compostos bioativos com propriedades antioxidantes e, devido a seu uso em grande escala, são produzidos em toneladas e não têm até o momento um uso nobre, sendo considerado um produto residual. Neste trabalho, realizou-se o estudo da borra residual do café (Coffea arabica L.) através da pirólise, como alternativa para utilizar a borra residual de café como biomassa, fonte renovável de energia ou matéria prima para a indústria. O bio-óleo produzido (rico em ácidos, ésteres graxos, hidrocarbonetos, fenóis, cetonas, e compostos nitrogenados) foi submetido a um fracionamento com solventes pressurizados, como forma de isolar os componentes principais e de maior valor agregado. Usou-se a cromatografia gasosa mono dimensional e bidimensional abrangente, com clara vantagem para a segunda técnica, como forma de caracterização deste material. Concluiu-se que o processo de fracionamento facilitou a identificação dos constituintes, em especial isolando os componentes graxos (ácidos e ésteres) das frações de maior interesse como hidrocarbonetos, fenóis e cetonas, indicando a possibilidade de uso deste resíduo com vistas à aplicação industrial de seus subprodutos.Coffee is the most important agricultural product being one of the most consumed beverages in the world. The residues obtained during its preparation (coffee grounds) are nutritionally rich containing many bioactive compounds with antioxidant properties and, due to its use on a large scale, are produced in tons and do not have a noble use, being considered a waste product. The goal of this work was to study the coffee grounds (Coffea arabica L.) by pyrolysis as an alternative to using this biomass as a renewable energy source or raw material for industry. The bio - oil produced (rich in fatty acids, fatty esters, hydrocarbons, phenols, ketones and nitrogen compounds) was subjected to fractionation with pressurized solvents as a way to isolate the main and the higher value-added components. It was used mono dimensional and comprehensive two-dimensional gas chromatography, with a clear advantage for the second technique, in order to characterize this material. It was concluded that the fractionation process facilitated the identification of the constituents, in particular aftere the isolation of tge fatty compounds (acid and esters), producing fractions of greater interest as hydrocarbons, phenols, ketones, indicating the potential use of this residue with a view to industrial application byproducts

Caracterização dos compostos presentes no bio-óleo obtido a partir da pirólise da borra residual de café

O café é um produto agrícola importante sendo uma das bebidas mais consumidas no mundo todo. Os resíduos obtidos durante o seu preparo (borra) são nutricionalmente ricos contendo muitos compostos bioativos com propriedades antioxidantes e, devido a seu uso em grande escala, são produzidos em toneladas e não têm até o momento um uso nobre, sendo considerado um produto residual. Neste trabalho, realizou-se o estudo da borra residual do café (Coffea arabica L.) através da pirólise, como alternativa para utilizar a borra residual de café como biomassa, fonte renovável de energia ou matéria prima para a indústria. O bio-óleo produzido (rico em ácidos, ésteres graxos, hidrocarbonetos, fenóis, cetonas, e compostos nitrogenados) foi submetido a um fracionamento com solventes pressurizados, como forma de isolar os componentes principais e de maior valor agregado. Usou-se a cromatografia gasosa mono dimensional e bidimensional abrangente, com clara vantagem para a segunda técnica, como forma de caracterização deste material. Concluiu-se que o processo de fracionamento facilitou a identificação dos constituintes, em especial isolando os componentes graxos (ácidos e ésteres) das frações de maior interesse como hidrocarbonetos, fenóis e cetonas, indicando a possibilidade de uso deste resíduo com vistas à aplicação industrial de seus subprodutos.Coffee is the most important agricultural product being one of the most consumed beverages in the world. The residues obtained during its preparation (coffee grounds) are nutritionally rich containing many bioactive compounds with antioxidant properties and, due to its use on a large scale, are produced in tons and do not have a noble use, being considered a waste product. The goal of this work was to study the coffee grounds (Coffea arabica L.) by pyrolysis as an alternative to using this biomass as a renewable energy source or raw material for industry. The bio - oil produced (rich in fatty acids, fatty esters, hydrocarbons, phenols, ketones and nitrogen compounds) was subjected to fractionation with pressurized solvents as a way to isolate the main and the higher value-added components. It was used mono dimensional and comprehensive two-dimensional gas chromatography, with a clear advantage for the second technique, in order to characterize this material. It was concluded that the fractionation process facilitated the identification of the constituents, in particular aftere the isolation of tge fatty compounds (acid and esters), producing fractions of greater interest as hydrocarbons, phenols, ketones, indicating the potential use of this residue with a view to industrial application byproducts

Valorização de resíduos agroindustriais de café e algodão para produção de bio-óleo e biochar

É essencial hoje em dia e especialmente para um futuro próximo atender a demanda de energia e oferecer uma alternativa de fontes renováveis que não prejudiquem o meio ambiente. Os resíduos agroindustriais são materiais amplamente disponíveis e apresentam potencial para serem aplicados como fonte de energia em diferentes processos industriais, reduzindo significativamente os custos associados aos mesmos. A borra residual do café e a semente de algodão são resíduos com alto conteúdo lignocelulósico, o que os torna atrativos para aplicação em tecnologias termoquímicas como a pirólise, que consiste na conversão de biomassa em energia e produtos químicos de valor agregado. Neste trabalho foi realizado o estudo da pirólise da borra residual do café e semente de algodão. Estas biomassas foram submetidas à pirólise em leito fixo com fluxo de nitrogênio, gerando bio-óleo, gases e biochar. Os principais produtos (bio-óleo e biochar) foram detalhadamente estudados. Nos bio-óleos, através da análise por cromatografia gasosa bidimensional, foram encontrados compostos de grande importância para a indústria química, alimentícia, farmacêutica, para biocombustíveis e alternativas de derivados do petróleo, como exemplo, ácidos graxos e hidrocarbonetos identificados no bio-óleo da borra residual do café, e um grande teor de compostos fenólicos e nitrogenados, para o bio-óleo da semente de algodão. As biomassas e os biochars foram caracterizados por diversas técnicas (análise elementar, poder calorífico, teor de cinzas, SEM, FT-IR, etc). Os biochars foram modificados por dois distintos processos de ativação química e testados para uso como adsorvente na remoção do corante catiónico azul de metileno em solução aquosa. Os resultados para os testes de adsorção mostraram-se muito promissores. A capacidade dos biochars ativados, na adsorção do corante ficaram muito próximas de resultados obtidos para o carvão ativado comercial. Os biochars também demonstraram boas características, como o alto poder calorífico, que sugerem sua aplicação como substituintes de combustíveis fósseis sólidos. Os produtos da pirólise, bio-óleo e o biochar, de ambas as biomassas, apresentaram resultados que promovem a valorização destes resíduos tanto em aspectos energéticos, como também de inovação de materiais, contribuído para redução de resíduos e aportando soluções para o cuidado do meio ambiente.Es esencial hoy en día y especialmente para un futuro próximo atender la demanda de energía y ofrecer una alternativa de fuentes renovables que no dañen el medio ambiente. Los residuos agroindustriales están ampliamente disponibles, por lo que su utilización en procesos de producción puede reducir significativamente los costes. El residuo de café y la semilla de algodón son residuos con alto contenido lignocelulósico, lo que los torna atractivos para aplicación en tecnologías de degradación termoquímicas como la pirólisis. La pirólisis consiste en la conversión de biomasa en energía y productos químicos de valor añadido. En esta tesis se realizó el estudio de la pirólisis del residuo de café y semilla de algodón. Estas biomasas fueron sometidas a la pirólisis en lecho fijo con flujo continuo de nitrógeno, generando bio-óleo, gases y biochar. Los principales productos (bio-óleo y biochar) también se han estudiado. En los bio-oleos, a través del análisis por cromatografía gaseosa bidimensional, se encontraron compuestos de gran importancia para la industria química, alimenticia, farmacéutica, para biocombustibles y alternativas de derivados del petróleo, por ejemplo, ácidos grasos e hidrocarburos identificados en el bio-oleo de la biomasa del residuo del café, y un gran contenido de compuestos fenólicos y nitrogenados, para el bio-oleo de la semilla de algodón. Las biomasas y los biochars se caracterizaron por diversas técnicas (análisis elemental, poder calorífico, contenido de cenizas, TGA SEM, FT-IR, etc.). Los biochars fueron modificados por dos distintos procesos de activación química y probados para su aplicación como adsorbente en la remoción del colorante catiónico azul de metileno en solución acuosa. La capacidad de retención del colorante para los biochars activados químicamente (de las dos biomasas), quedarán muy cerca de los resultados obtenidos para el carbón activado comercial. Los biochars también demostraron tener buenas características, como el alto poder calorífico, que sugieren su aplicación como sustituyentes de combustibles fósiles sólidos.Los productos de la pirólisis, bio-óleo y el biochar, de ambas biomasas, presentaron resultados que promueven la valorización de estos residuos tanto en aspectos energéticos, como también de innovación de materiales, contribuido a la reducción de residuos y aportando soluciones para el cuidado del medio ambiente.It’s essential nowadays and especially for the near future to meet the energy demand and offer an alternative of renewable sources that don’t injury the environment. Agroindustrial waste is widely available and low cost, so its use in production processes can significantly reduce costs. The spent coffee grounds and cottonseed are residues with high lignocellulosic content, which makes them attractive for application in thermochemical technologies such as pyrolysis, which consists of the conversion of biomass into energy and value-added chemical products. In this work the pyrolysis of spent coffee grounds and cottonseed was carried out. These biomasses were submitted to pyrolysis in fixed bed with nitrogen flow, generating bio-oil, gases and biochar. The main products (bio-oil and biochar) were studied in detail. In both bio-oils, through the analysis by two-dimensional gas chromatography, compounds of great importance were found for the chemical, food, pharmaceutical, biofuels and petroleum products alternatives, for example, fatty acids and hydrocarbons identified in the bio-oil of spent coffee grounds, and a high content of phenolic and nitrogen compounds, for the cottonseed bio-oil. Biomasses and biochars were characterized by several techniques (elemental analysis, calorific value, ash content, SEM, FT-IR, etc.). The biochars were modified by two distinct chemical activation processes and tested for use as an adsorbent in the removal of the methylene blue cationic dye in aqueous solution. The results for the adsorption tests were very promising. The ability of the activated biochars in the adsorption of the dye was very close to the results obtained for commercial activated charcoal. Biochars have also demonstrated good characteristics, such as high calorific power, which suggest their application as substituents for solid fossil fuels. The products of the pyrolysis, bio-oil and biochar of both biomass presented results that promote the recovery of these residues both in energy aspects as well as in materials innovation, contributed to waste reduction and providing solutions for the care of the environment

Thermogravimetric Analysis for polymer degradation evaluation

This module will give you the fundamentals and working principles for understanding the Thermogravimetric Analysis TGA technique, as well as, the interpretation of the obtained results and the application to the polymer degradation evaluationhttps://polimedia.upv.es/visor/?id=6a6a7f80-a72e-11ea-accc-7be568d3f28dRibes Greus, MD.; Primaz, CT.; Gil Castell, Ó. (2020). Thermogravimetric Analysis for polymer degradation evaluation. http://hdl.handle.net/10251/146517DE

Thermal characterization of agro-industrial waste for its use in energy valorization processes

[EN] The aim of this work is to define, develop and evaluate a methodology for an improved and more sustainable management of waste, in particular, agricultural residues, turning them into a new source of energy and added-value products. Specific attention is paid to the use of cotton seed (CS) for energy generation. The recovery of energy was carried out through the pyrolysis of this biomass in a fixed bed reactor. An initial definition of the main physico-chemical and thermal properties of the feed was performed. The design and operational parameters of the reactor were set according to the characteristics of the biomass. The thermo-chemical process of pyrolysis was simulated in the first stage by multi-rate linear non-isothermal thermogravimetric (TGA) experiments using argon (Ar) as carrier gas. The thermogravimetric analysis is a widely used technique to assess the thermal stability and decomposition kinetics of biomass. From the kinetic analysis, valuable parameters related to the thermo-chemical process were obtained, such as the activation energy and the pre-exponential factor, both highly dependent on the temperature of reaction. Furthermore, the composition of the raw material was also provided by thermal studies, through the quantification of the different processes of mass loss observed during the heating process. The results were obtained from the TGA measurements, by applying a kinetic methodology based on the combination of the Friedman, Flynn¿Wall¿Ozawa, Kissinger¿Akahira¿Sunose iso-conversional methods and the use of Master Plots permitted to describe mathematically the thermochemical reactions. These results will help define the further use of CS as feedstock in energy recovery processes.The authors would like to thank the support of the European Union is through the European Regional Development Funds (ERDF) and the Spanish Ministry of Science, Innovation and Universities, for the research projects, POLYDECARBOCELL (ENE2017-86711-C3-1-R, ENE2017).Primaz, CT.; Teruel Juanes, R.; Gil-Castell, O.; Pascual-Jose, B.; Badia, J.; Ribes-Greus, A. (2019). Thermal characterization of agro-industrial waste for its use in energy valorization processes. Universidad de Castilla-La Mancha José Antonio Almendros Ibáñez. 1292-1303. http://hdl.handle.net/10251/180698S1292130

Brewer's spent grains as biofuels in combustion-based energy recovery processes: Evaluation of thermo-oxidative decomposition

The high global generation of wastes and side streams from agri-food production has led to environmental impact and causes nature degradation due to their uncontrolled management. These wastes are profitable materials with significant economic value that could otherwise be exploited as new sources in the feed industry or the production of bioenergy. Among them, brewer's spent grain (BSG) is a solid by-product generated in the beer-brewing process that consists of the barley grain husks together with parts of the pericarp and seed coat layer. Although it is rich in fibres and proteins, its main use is currently limited to animal feed or simply deposition to landfills. This study pursues the evaluation of BSGs as biofuels in energy recovery processes. For this purpose, the elemental composition, the higher heating value, the content of volatiles, fixed carbon, moisture, and ash yield along with the kinetic analysis of its decomposition during thermo-oxidative combustion were assessed. The thermo-oxidative decomposition of hemicellulose, cellulose, lignin, and char occurred in two main stages. The average apparent activation energy for Stage I was 190-200 kJ·mol−1, significantly higher than that of Stage II (100-150 kJ·mol−1). Stage I revealed a random nucleation kinetic model (Fn) and involved the volatilisation of hemicellulose and cellulose and partially lignin. Stage II, described by a three-dimensional diffusion kinetic model (D4), comprised the completion of lignin and the decomposition of char. The environmental advantage of using such residues was demonstrated with the low ash yield (in the range of 1.7-5.4%) and high calorific value between 17.8 and 19.1 MJ·kg−1. The obtained results serve as the baseline for describing the energy recovery process in a reactor that uses BSG residues as feedstock under oxidative conditions. Altogether it is pointed out the feasibility of using pelletised BSGs regardless of the malt type or mixture as a renewable source of energy in incineration plants above 500 °C