Estudio de la capacidad de adsorción de CO2 de los sólidos de pirólisis de los componentes mayoritarios de harinas cárnicas y residuos agrícolas

Abstract

Dos de los principales residuos que se producen en zonas de ganadería y agricultura intensiva son los subproductos de origen animal (harinas cárnicas) y los residuos agrícolas. Actualmente, la gestión de las harinas cárnicas se limita a depositarlas en vertederos o incinerarlas. Respecto a los residuos agrícolas, sus destinos más habituales son la reincorporación directa al suelo, la alimentación animal, la quema y el abandono. La gestión de ambos residuos conlleva un gran impacto medioambiental y, por ello, una de las alternativas de gestión es utilizarlos en la producción de biogás mediante digestión anaerobia.Para mejorar esto, se propone integrar una etapa de pirólisis junto al digestor anaerobio donde se tratan los residuos para producir biogás. En la pirólisis se obtiene un producto gaseoso, un producto líquido y un producto sólido. Este último, denominado char, se pretende usar como sólido adsorbente de bajo coste para contaminantes presentes en el biogás producido en la propia instalación. Así, en este trabajo se pretende profundizar en el estudio de la pirólisis y evaluar la capacidad de adsorción de CO2 de las harinas cárnicas y los residuos agrícolas, analizando el efecto individual de sus componentes mayoritarios, como la celulosa en el caso de residuos agrícolas, e hidroxiapatita y colágeno en el caso de las harinas cárnicas, además de estudiar específicamente estas últimas.Se ha realizado la pirólisis de celulosa, hidroxiapatita, colágeno y harinas cárnicas en un reactor de lecho fijo a tres temperaturas distintas, 350 °C, 550 °C y 750 °C, con la finalidad de comprobar el efecto que tiene sobre los rendimientos a productos y sobre las características del char obtenido, especialmente sobre su capacidad de adsorción.Tras la pirólisis, se lleva a cabo la caracterización del char y el gas de pirólisis. Esto permite conocer los compuestos mayoritarios generados en la pirólisis, el poder calorífico inferior del gas producido, las propiedades texturales del char y los grupos funcionales presentes en su superficie.Por último, se realizan experimentos de adsorción de CO2 en lecho fijo con los char obtenidos en la pirólisis a distintas temperaturas de los materiales mencionados anteriormente. Los ensayos se realizan a temperatura ambiente y se hacen pasar por el lecho diferentes concentraciones de CO2, con el objetivo de obtener la isoterma de adsorción de cada material. La evolución que experimentan los gases durante la adsorción se obtiene mediante un espectrómetro de masas. Los mejores resultados de adsorción se consiguen con el char de celulosa pirolizado a 750 °C, que muestra una capacidad de adsorción de 78,3 ± 0,7 mg CO2/g char. Este char también cuenta con la superficie específica más alta en comparación con el resto de los materiales estudiados. Además de los ensayos mencionados en lecho fijo, se llevan a cabo tanto la pirólisis como la adsorción de CO2 en una termobalanza. De esta forma se puede comparar los resultados obtenidos con ambos procedimientos experimentales y comentar sus diferencias. Las isotermas obtenidas en termobalanza se ajustan a los modelos de Langmuir y Freundlich y se comprueba que ambos describen bien la adsorción de CO2 en los materiales estudiados.Los resultados obtenidos muestran que todos los char son capaces de adsorber CO2, pero dado que en el proceso de obtención de dichos materiales se produce también CO2 es necesario comparar ambas cantidades. A partir de esto, se observa que ningún char es capaz de adsorber más CO2 del que produce en su pirólisis. También se observa que el colágeno, al ser el principal componente de las harinas cárnicas, tiene un efecto determinante en el comportamiento de estas durante su pirólisis y en su capacidad de adsorción. Por último, cabe comentar que la hidroxiapatita no ha mostrado buenos resultados de adsorción dado que apenas se degradada durante la pirólisis a las temperaturas estudiadas.<br /

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