Integrated sustainability analysis of innovative uses of forest biomass. Bio-oil as an energy vector
- Autores: N. Puy Marimón
- Directores de la Tesis: Jordi Bartrolí i Molins (dir. tes.), Ramón Murillo Villuendas (dir. tes.), Joan Rieradevall (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Autònoma de Barcelona ( España ) en 2010
- Idioma: inglés
- Tribunal Calificador de la Tesis: Francisco Javier Lafuente Sancho (presid.), Maria Pilar Aznar Villacampa (secret.), Lidia Lombardi (voc.)
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: TDX Digital CSIC DDD
- Resumen
Aquesta investigació ofereix un enfocament multidisciplinari, des d’un punt de vista ambiental, social, econòmic i tecnològic, per a estudiar nous usos de la biomassa forestal utilitzant diferents metodologies, com són els grups de discussió, l’anàlisi del cicle de vida i experimental en una planta pilot de piròlisi. En primer lloc, es realitza una avaluació integrada per mitjà de grups de discussió per a identificar les barreres polítiques, socials i ambientals que han impedit que els sistemes integrats de biomassa forestal hagin continuat desenvolupant?se en el context mediterrani. Els resultats mostren que, tot i les grans oportunitats i apostes per aquests sistemes, és necessari considerar factors socioecològics específics, com ara els règims de propietat, la baixa productivitat dels boscos mediterranis, la feble capacitat institucional, logística i dificultats d'abastament i la falta de rendibilitat econòmica dels productes forestals, si la biomassa forestal ha de contribuir decisivament a la producció de fonts d'energia renovables a Europa. En segon lloc, es duu a terme una anàlisi del cicle de vida d'una planta de gasificació de biomassa forestal i de fusta de post?consum. Aquest estudi mostra que la biomassa forestal necessita majors requeriments d'energia, degut principalment a una fase d'assecatge addicional que necessita per complir amb els requeriments d’entrada de la gasificació. Finalment, els aspectes tecnològics s’analitzen estudiant la piròlisi de la biomassa. Primer, s’aplica el model d'activació d’energies distribuïdes (DAEM) a la desvolatilització de la biomassa i els seus components. Posteriorment, s’estudia la piròlisi d’estelles de biomassa forestal en una planta pilot amb un reactor de cargol sense fi (10 kg/h) per a estudiar les condicions òptimes d'operació (temperatura de reacció, temps de residència de sòlids i flux màssic) i per a determinar les propietats fisicoquímiques dels productes obtinguts. Els resultats mostren que es pot aconseguir una piròlisi completa de les estelles de biomassa en aquest tipus de reactor i que el major rendiment per a la producció de líquid (59%) i les millors propietats dels productes s’obtenen en la temperatura més baixa estudiada (773 K) i aplicant temps de residència de sòlids de més de 2 minuts. La caracterització química del biooil mitjançant GC/MS mostra que els compostos més abundants són compostos polars volàtils, fenols i benzenediols. Es poden observar molt poques diferències en les propietats físiques de les diferents mostres de bio?oil, el qual és similar al bio?oil obtinguts en reactors semblants. Els balanços d'energia del procés de piròlisi de la planta pilot i d’una planta escalada (1500 kg/h) mostren que es necessita una unitat d'assecatge i una cambra de combustió de carbó si la piròlisi s’ha de realitzar en una planta mòbil, tot i que el procés és autosuficient energèticament quan el contingut d'humitat de la biomassa és inferior al 6%. L'anàlisi econòmica demostra que els costos totals de producció de biocombustible a la planta pilot escalada se situen entre 269 i 289 €/m3, depenent del cost de la biomassa (40?50 €/tona). El punt d'equilibri de la planta de piròlisi és de 116 €/barril quan la biomassa es compra a 50 €/tona i 108 €/barril quan el cost de la biomassa és de 40 €/tona. A llarg termini, el bio?oil ofereix un gran potencial com a vector energètic i en el futur escenari d’una biorefineria, un nou enfocament que s'estudia a través de la dissolució de la fusta en líquids iònics mitjançant microones. En conjunt, aquests nous usos representen una gran oportunitat per al sector forestal en el context mediterrani, ja que ofereixen productes d’alt valor afegit com és el bio?oil. El bio?oil és un vector energètic, tan versàtil com el petroli, i que pot ser la base per a una nova generació de biocombustibles de segona generació i, alhora, matèria primera per a biorefineries. A més, aquesta tesi també està relacionada amb la sostenibilitat social, suggerint accions i propostes associades amb el desenvolupament local i l’economia en xarxa i facilitant la presa de decisions, cosa que ajuda a fer un pas endavant cap a un coneixement global i integral de la sostenibilitat.
