Obtaining value-added products from agricultural wastes through pyrolysis and torrefaction treatments
Dins de la transició cap a una bioeconomia circular, aquest estudi se centra en l’obtenció de productes de valor afegit a partir de residus agrícoles, mitjançant tractaments de piròlisi i torrefacció, en un context de biorefineria de residus. Així, en aquest treball, els residus es consideren subpro...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2021 |
| País: | España |
| Institución: | CBUC, CESCA |
| Repositorio: | TDR. Tesis Doctorales en Red |
| OAI Identifier: | oai:www.tdx.cat:10803/674511 |
| Acceso en línea: | http://hdl.handle.net/10803/674511 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Piròlisi Pirólisis Pyrolysis Bio-oil Biochar Ciències Experimentals 543 |
| Sumario: | Dins de la transició cap a una bioeconomia circular, aquest estudi se centra en l’obtenció de productes de valor afegit a partir de residus agrícoles, mitjançant tractaments de piròlisi i torrefacció, en un context de biorefineria de residus. Així, en aquest treball, els residus es consideren subproductes. En concret, s’ha treballat amb residus de sansa (OMW), brisa (GP) i pellofa de cafè (CSS), que són respectivament, els principals residus sòlids dels processos de producció de l’oli d’oliva, el vi i el cafè torrat. Els tractaments es van realitzar en una planta pilot (reactor de barrina; 5 kg/h), en col·laboració amb l’empresa ENERG-bas, que va subministrar els productes, i en un reactor de barrina de mida laboratori (0,3 kg/h), a EBRI (Aston University, UK) durant una estada. Les fraccions líquides i sòlides (biochar) resultants es van estudiar per determinar les seves possibles aplicacions. El líquid de piròlisi d’OMW (planta pilot, 400 ºC) estava compost per dues fases, una fase aquosa (AP) que contenia àcid acètic, monosacàrids i derivats fenòlics, i una fase no aquosa (NAP) composta principalment de derivats fenòlics, àcids grassos i èsters metílics. Per tal de separar els compostos AP i NAP en grups químics d’interès, es va desenvolupar satisfactòriament una metodologia basada en extraccions àcid-base (realitzades amb hexà a pH 12, seguit d’una extracció amb acetat d’etil a pH 6). Dins d’aquests compostos, els fenòlics van ser els més interessants per les seves propietats antioxidants, per la qual cosa es va estudiar la idoneïtat de dos mètodes (Folin-Ciocalteu i DPPH) per quantificar-los directament en líquids termoquímics (planta pilot, GP, 225 °C i 400 °C). Els resultats van ser favorables pels líquids de 400 ºC; els compostos fenòlics del líquid de 225 ºC però, haurien de mesurar-se en DPPH, ja que l’alt contingut de sucres reductors presents en el líquid, podria interferir en el mesurament de Folin-Ciocalteu. A més, 400 ºC es va considerar una temperatura adequada per a l’obtenció de fenòlics, ja que aquests no només provenen de la composició del GP, sinó de reaccions de desvolatilizació de la lignina durant el procés termoquímic. Pel que fa als productes CSS (planta pilot i reactor de laboratori, 280 °C, 400 °C i 500 °C), els líquids de piròlisi es van considerar com a fonts potencials de fenòlics i cafeïna, principalment els de 280 °C i 400 °C (fase AP), respectivament; els biochars van demostrar el seu ús potencial com a font d’energia i absorbents de contaminants orgànics en aigua, especialment molècules catiòniques i aromàtiques; i la fracció gas es va considerar com una font de calor per a l’assecat de la biomassa abans de la piròlisi. Així, es va demostrar que el CSS es podria valoritzar completament mitjançant tractaments termoquímics, el que permetria aconseguir un residu zero en la indústria de la torrefacció de cafè, sent el CSS l’únic residu del procés. També es van comparar els productes termoquímics OMW, GP i CSS de tots dos reactors, ja que l’ús de reactors de mides diferents podria afectar les propietats i, per tant, les aplicacions dels productes resultants. No es van observar diferències importants entre els biochars, el que faria més viable la biorefineria d’aquests residus; en els líquids de piròlisi però, els de la planta pilot van mostrar ser més rics en 2,6-dimetoxifenols i fenòlics para-substituïts per grups carbonil. Aquesta tesi s’ha centrat llavors en la valorització del OMW, GP i CSS, a través de tractaments termoquímics, dins d’un context de biorefineria integrada. Concretament, els líquids de piròlisi han demostrat ser una font potencial de productes químics, mentre que els biochars podrien utilitzar-se com a biocombustible sòlid entre d’altres. |
|---|