PYSOLO: Explorando Métodos Alternativos Para el Calentamiento de Partículas y su Integración en la Pirólisis de Biomasa

PYSOLO: EXPLORANDO MÉTODOS ALTERNATIVOS PARA EL CALENTAMIENTO DE PARTÍCULAS Y SU INTEGRACIÓN EN LA PIRÓLISIS DE BIOMASA G. Costa¹, F. Viteri¹, A. Veses¹, M. Kirschmeier², T. García¹, R. Murillo¹ ¹Instituto de Carboquímica - CSIC. C. Miguel Luesma Castán, 4. 50018 Zaragoza ²Institute of Future FuelsGerman Aerospace Center –DLR. Linder Höhe. 51147 Germany [email protected] Introducción La transición hacia una economía climáticamente neutra es un reto prioritario en Europa, con el compromiso de reducir entre un 80-95%las emisiones netas de GEI para 2050. El proyecto PYSOLO explora alternativas innovadoras basadas en inducción electromagnética yenergía solar concentrada,en línea con la creciente electrificación de procesos industriales, con el objetivo de: De este modo, PYSOLO se alinea con los objetivos europeos de descarbonización yeconomía circular, ofreciendo soluciones tecnológicas disruptivas para la transición energética yla gestión sostenible de recursos. El proyecto En este marco, la gestión sostenible de residuos plásticos y biomasa resulta esencial dentro de la economía circular.La pirólisis de biomasa lignocelulósica se perfila como tecnología clave para obtener vectores energéticos renovables ycoproductos de valor añadido (bioaceite, biochar). No obstante, los métodos convencionales de calentamiento limitan su eficiencia y escalabilidad. Potenciar el aprovechamiento y la valorización sostenible de residuos lignocelulósicos Transportadores de calor seleccionados Materiales y metodología Bauxita Arena Olivina Biochar Material natural de baja absorción Portador de calor en procesos de pirólisis Alta absorción y alta conductividad Mineral accesible y económicamente viable para aplicaciones industriales Alto poder catalítico debido al alto contenido en hierro Alta densidad: Favorece el proceso de separación del biochar Propiedades catalíticas favorables Ciclo cerrado, aprovechamiento del propio char generado Mejorar el rendimiento y la selectividad de la conversión Reducir el impacto ambiental de los procesos Inducción vs convencionales Control preciso de la temperatura Precisión en ajuste y mantenimiento de temperatura Mejora eficiencia energética del proceso El calor se genera directamente en la pieza, minimizando las pérdidas de energía. Reactor tipo Auger a escalaTRL4. Reactor acoplado a módulo de inducción 50 kW, alimentado por red trifásica 400Vcon corriente de carga hasta 400 Arms. Control térmico mediante 8 puntos de control térmico. El DLR (Alemania) desarrolla un modelo unidimensional de horno rotatorio solar para evaluar la integración con energía solar concentrada. Reactor y sistema de calentamiento Colaboración internacional Velocidad de calentamiento Menor tiempo para alcanzar la temperatura requerida. Resultados principales 64 % En régimen estacionario frente a las resistencias eléctricas Ventajas frente calentamiento mediante llama, resistencia u hornos tradicionales Bauxita Buena adaptabilidad térmica, debido a su densidad permite alimentar más masa para similar potencia. Este estudio está financiado por la Unión Europea en el marco del proyecto PYSOLO (Grant Agreement n. 101118270). Las opiniones y puntos de vista expresados solo comprometen a su(s) autor(es) y no reflejan necesariamente los de la Unión Europea o los de la Agencia Ejecutiva Europea de Educación y Cultura (EACEA). Ni la Unión Europea ni la EACEA pueden ser considerados responsables de ellos. Los autores agradecen al Gobierno de Aragón (DGA) por el apoyo prestado en el marco del programa de apoyo a grupos de investigación. Consumo de potencia Olivina Perfil de consumo energético más irregular, atribuido posiblemente a procesos de calcinación, los cuales modifican sus propiedades térmicas durante el ensayo. Análisis potencias según PHC Arena Estable hasta los 700 °C, mayor volumen en el reactor implica menor homogeneidad térmica Conclusiones Inducción = calentamiento eficiente, rápido y escalable Integración con energía solar de concentración potencia la sostenibilidad Inducción como tecnología clave para una biorrefinería sostenible y alineada con los objetivos climáticos europeos Bauxita →mejor desempeño (15 % menor consumo vs arena) Tiempo calentamiento El calentamiento por inducción acelera el proceso: reduce el tiempo de calentamiento en más de la mitad. Figura 1a: La arena requiere mayor potencia para alcanzar la misma temperatura que la bauxita y la olivina. Figura 1b: A igual potencia, la bauxita permite calentar casi el doble de masa respecto a la arena. Caudal volumétrico constante Caudal másico constante 5,5 10,5 0 500 3000 3500 4000 4500 500 550 600 650 700 2500 3000 3500 4000 4500 Potencia (W) Temperatura (ºC) Arena Olivina Bauxita a) Arena (500 ºC) Arena (550 ºC) Bauxita (500 ºC) Bauxita (550 ºC) Potencia (W) Caudal másico (kg/h) b) 020 40 60 80 100 0 100 200 300 400 500 600 Inducción (º C) Tiempo (min) Inducción Resistencia eléctrica 45 min