Cenizas volantes de la combustión de biomasa forestal. Caracterización y aprovechamiento

Abstract

La utilización de biomasa como recurso energético va en aumento principalmente debido a su consideración como neutra en el ciclo del CO2. La biomasa está constituida por materia orgánica e inorgánica en diferentes proporciones dependiendo de su origen y se transforma durante el proceso de combustión dando lugar a la formación de gases así como a la obtención de un residuo sólido constituido por cenizas volantes y escorias. Esta investigación se enmarca dentro de dos proyectos concertados del PCTI-Asturias, en los que ha participado la empresa ENCE-Navia. Esta empresa fabrica pasta de celulosa a partir de los eucaliptos (Eucalyptus Globulus), generando como residuos cantidades muy importantes de cortezas del mismo. La combustión de dichas cortezas para la cogeneración de energía (eléctrica y térmica) por parte de la empresa, inicialmente se realizó en un combustor de parrilla siendo éste posteriormente sustituido por un combustor de lecho fluidizado, con un consumo de biomasa cuatro veces superior al anterior. Todo esto trae como consecuencia la producción de grandes cantidades de cenizas volantes. El trabajo desarrollado en esta tesis doctoral se centra en el estudio, caracterización y aprovechamiento de dichas cenizas volantes. Las cenizas volantes, cuyas características dependen, además del origen de la biomasa, del tipo y de las condiciones del proceso de combustión, están constituidas por una fracción inorgánica mayoritaria y otra orgánica (inquemados). En esta investigación, además de caracterizar las cenizas volantes, con vistas a su posterior aprovechamiento, se separa y concentra la fracción orgánica (inquemados) mediante dos procedimientos: 1) aglomeración con aceites vegetales usados y 2) tamizado en seco. Con la fracción rica en inquemados (precursores) se preparan en hornos tubulares horizontales materiales adsorbentes utilizando dos tipos de activación: a) activación química con hidróxidos y carbonatos alcalinos, y b) activación física con CO2 y vapor de H2O. Para la obtención de los materiales adsorbentes se ensayan diferentes parámetros del proceso de activación así como del acondicionamiento final de los materiales. Los materiales adsorbentes así obtenidos, una vez caracterizados y determinado su potencial de adsorción, fueron ensayados tanto en fase gaseosa como en líquida, para la retención de contaminantes generados en empresas productoras de pasta de papel. Los mejores resultados se obtuvieron en la retención de fenol en fase acuosa y en la retención de tolueno en fase gaseosa.