Paquete de trabajo 4

Procesamiento y caracterización de los prototipos

El procesamiento de los prototipos se llevará a cabo con las formulaciones definidas en la Tarea 3.2 y según un plan de ensayos de caracterización encaminado a determinar su viabilidad técnica.

Tarea 4.1. Procesamiento de prototipos

En este Proyecto se plantea la hipótesis de la elección de los procesos térmicos, como los más convenientes para la etapa de fabricación de los materiales.

Para el correcto desarrollo de la etapa, se utilizará diversos equipos de fabricación: secado, molienda y clasificación para obtener las características técnicas necesarias para la buena ejecución del proceso. Del proceso de acondicionamiento se generarán fracciones valorizables, ricas en productos de alto valor añadido tales como hidroxitirosol (uno de los más abundantes y muy interesante desde el punto de vista funcional, que ha sido estudiado ampliamente demostrando sus propiedades antioxidantes y saludables), manitol, polisacáridos hemicelulósicos tipo xilanos y oligosacáridos con propiedades funcionales y otra sólida, compuesta principalmente por celulosa, susceptible de una valorización posterior tanto material (desarrollo de materiales adsorbentes de bajo coste) como energética (mediante pirolisis o incineración).

El proceso térmico del residuo o del subproducto ha sido ampliamente estudiado por diversos científicos como los investigadores En la fracción gaseoso que se obtiene tras el tratamiento térmico, no sólo se incrementa la concentración de compuestos que se utilizan para el aporte térmico del proyecto. En este sentido, se posee una amplia y actualizada bibliografía sobre la utilización del biocarbón. Así mismo, también se ha incluido la puesta a punto de técnicas analíticas y montajes experimentales necesarios especialmente en el estudio del escalado del proceso. No obstante, muchas de las técnicas y montajes experimentales necesarios, ya se encuentran totalmente desarrollados.

El material utilizado en este paquete de trabajo será la fracción sólida de los residuos, después de haber sido sometido a un proceso de extracción o directamente una vez realizado la etapa de pretratamiento.

Los materiales naturales serán sometidos también a tratamientos químicos sencillos (en condiciones de operación fácilmente aplicables y con un coste energético asumible, P atmosférica y T<60 ºC). La finalidad de estos tratamientos es doble, por un lado, se pretende mejorar el proceso de fabricación y otras posibles impurezas que puede desprender el propio biomaterial y que enturbiarían el gas residual en la que el sólido se utilizada como sustrato. En este sentido, se estudiará el efecto delos tratamientos térmicos, con el fin de determinar cómo afectan los distintos tratamientos al proceso y a las características físico-químicas de los sólidos.

A través de ello se pretende establecer de las condiciones óptimas de operación en el tratamiento térmico de la fracción sólida para la obtención de un gas de síntesis potencialmente más adecuado para su utilización como combustible. Igualmente se pretende análizar la composición y el rendimiento de las distintas fracciones en función de las principales variables de operación. También se analizarán las principales características físico-químicas de todos los materiales preparados, siguiendo las normas oficiales y estandarizadas de caracterización (granulometría, análisis elemental, análisis inmediato, análisis estructural mediante porosimetría, microscopía electrónica de barrido (SEM), espectroscopía infrarroja con transformada de Fourier (FTIR), difracción de rayos X (DRX), fluorescencia de rayos X (FRX), estabilidad térmica de los materiales mediante análisis termogravimétricos en atmósfera inerte y oxidante, etc.).

Se ensayarán dos parámetros de operación o técnicos en la producción de biochar:

  • el tiempo de reacción
  • y la temperatura de pirólisis

    Tarea 4.2. Microestructura y caracterización química de los sustratos

    El análisis microestructural mediante SEM-EDX permitirá estudiar la evolución de la reacción geopolimérica con el tiempo. Además, las principales fases cristalinas serán identificadas mediante difracción de rayos-X. Por otra parte, se empleará también la espectroscopia infrarroja, FTIR, para la caracterización de grupos funcionales durante el desarrollo de la reacción debido a los cambios estructurales y de enlace a nivel molecular.

    Tarea 4.3. Determinación de las propiedades físicas y químicas de los sustratos.

    Una vez fabricados los diferentes tipos de biocarbones, se procederá a la determinación de sus propiedades físicas: contracción lineal, densidad aparente, porosidad abierta, etc.

    En el caso de las propiedades mecánicas, se evaluará la resistencia a la compresión, la resistencia a la flexión y la resistencia al impacto. Los ensayos se realizarán de acuerdo con la normativa vigente (Normas UNE y ASTM).

    Tarea 4.4. Caracterización ambiental. Ensayos de lixiviación.

    Los ensayos de lixiviación de los prototipos serán de especial importancia al haberse utilizado residuos como precursores. Se realizará este tipo de ensayo según lo establecido en la Norma EN 12457 para materiales granulados (final del ciclo de vida del material). Los resultados del análisis de los lixiviados se compararán con los valores establecidos en la Directiva 2003/33/CE.

    Tarea 4.5. Durabilidad de los prototipos.

    Los prototipos desarrollados están enfocados a su utilización en agricultura, por lo que resulta importante tener en cuenta los procesos de degradación y envejecimiento de estos sustratos de cara a garantizar su efectividad. En consecuencia, se realizarán ensayos de durabilidad a los sustratos.