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Nuevo proceso para fabricar biocombustibles a partir de desechos forestales y agrícolas

La utilización de catalizadores adaptados para producir biocombustibles avanzados a partir de desechos forestales y agrícolas reducirá el impacto ambiental y los costes.

© JDziedzic, Shutterstock

Es posible tratar de llevar a cabo la conversión de lignocelulosa en combustibles para el transporte a través de varias rutas diferentes. Sin embargo, esta no es una tarea simple debido a su complejidad química, su alta estabilidad y su alto contenido de oxígeno. Entre los diversos procesos de transformación termoquímica, la pirólisis de la biomasa ha demostrado ser una opción muy prometedora para la producción de biocombustibles líquidos. La pirólisis implica el tratamiento de la biomasa en una atmósfera inerte para producir tres fracciones: gases no condensables, líquidos (bioaceite) y un residuo sólido (carbón).

El proyecto CASCATBEL desarrolló un proceso rentable para convertir materias primas lignocelulósicas en biocombustibles líquidos de segunda generación, utilizando nanocatalizadores adaptados para ofrecer productos con propiedades similares a las que se encuentran en los combustibles derivados del petróleo. «Comenzamos investigando la biomasa con el acoplamiento secuencial de tres pasos catalíticos para lograr la conversión controlada de biomasa en biocombustibles líquidos mejorados (bioaceites)», comenta el coordinador del proyecto, el doctor David Serrano Granados. «Estos pasos fueron la pirólisis catalítica, la desoxigenación intermedia y la hidrodesoxigenación».

Una gran parte del oxígeno contenido en el bioaceite de pirólisis se elimina durante los primeros dos pasos catalíticos. Esto minimiza el hidrógeno que se consume en el último tratamiento, lo que tiene efectos muy positivos en términos de la economía del proceso y el impacto ambiental. «Además de los biocombustibles avanzados, el proceso diseñado generará electricidad renovable a partir de la combustión del carbón formado en el primer paso de pirólisis», explica el doctor Serrano. «Asimismo, en relación con la mitigación del cambio climático, la reducción estimada de GEI del proceso desarrollado es, en la mayoría de los escenarios considerados, superior al 90 % en comparación con los combustibles fósiles».

Bioaceite utilizado en combustibles para el transporte

El bioaceite producido contenía poco oxígeno y propiedades mejoradas, tales como un valor calórico superior, una mayor estabilidad y una mejor miscibilidad con los hidrocarburos. «Esto permite que el bioaceite se pueda utilizar en la formulación de combustibles de transporte mezclándolo con fracciones convencionales de gasolina y gasóleo», comenta el doctor Serrano. La ampliación del proceso permitió a los investigadores explorar a fondo y comprender plenamente la catalítica y la dinámica de la reacción, y evaluar el comportamiento del catalizador en un entorno relevante. El trabajo experimental se realizó en tres escalas diferentes (laboratorio, banco y báscula de planta piloto), utilizando tanto compuestos modelo como materia prima de biomasa real.

El doctor Serrano dice: «No fue una tarea sencilla, ya que muchos catalizadores, que mostraron un buen rendimiento con sustratos modelo, exhibieron una actividad catalítica deficiente al alimentar materiales de biomasa real. Además, con materia prima de biomasa real, los problemas de desactivación del catalizador empeoraron debido a la deposición extensa de residuos carbonosos o a la lixiviación de las fases activas en los catalizadores». Estos desafíos se superaron al seleccionar una amplia gama de materiales catalíticos, modos de operación y condiciones de reacción. «Los investigadores descubrieron que la modificación de catalizadores basados en microporos, como la zeolita mediante la adición de componentes seleccionados, fue muy efectiva para atenuar las reacciones secundarias no deseadas, lo que condujo a un mejor rendimiento del bioaceite mejorado», observa el doctor Serrano.

Se espera que el proyecto CASCATBEL tenga una variedad de repercusiones, principalmente dentro del mercado europeo de biocombustibles avanzados. Otros sectores industriales también estarán interesados en desarrollos como el sistema catalítico diseñado para promover en un solo paso tanto la pirólisis catalítica como las reacciones de desoxigenación intermedia de los vapores de biopetróleo. «Por lo tanto, este material, que consiste en una zeolita modificada, podría utilizarse para el coprocesamiento de otras materias primas, además de la lignocelulosa, como por ejemplo los plásticos residuales», concluye el doctor Serrano. DE EN FR IT PL Temas Scientific Research Palabras clave CASCATBEL, desoxigenación, biomasa, biocombustibles avanzados, nanocatalizador

» Reference: Project ID: 604307 Financiado con arreglo a: FP7-NMP País: España

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This project has received funding from the European Union Seventh Framework Programme (FP7/2007-2013) under grant agreement n° [310187].