Integrated Sustainability Analysis of Innovative Uses of Forest Biomass. Bio-oil as an Energy Vector

Resumen

Aquesta investigació ofereix un enfocament multidisciplinari, des d’un punt de vista ambiental,_x000D_ social, econòmic i tecnològic, per a estudiar nous usos de la biomassa forestal utilitzant_x000D_ diferents metodologies, com són els grups de discussió, l’anàlisi del cicle de vida i experimental_x000D_ en una planta pilot de piròlisi._x000D_ En primer lloc, es realitza una avaluació integrada per mitjà de grups de discussió per a_x000D_ identificar les barreres polítiques, socials i ambientals que han impedit que els sistemes_x000D_ integrats de biomassa forestal hagin continuat desenvolupant‐se en el context mediterrani. Els_x000D_ resultats mostren que, tot i les grans oportunitats i apostes per aquests sistemes, és necessari_x000D_ considerar factors socioecològics específics, com ara els règims de propietat, la baixa_x000D_ productivitat dels boscos mediterranis, la feble capacitat institucional, logística i dificultats_x000D_ d'abastament i la falta de rendibilitat econòmica dels productes forestals, si la biomassa_x000D_ forestal ha de contribuir decisivament a la producció de fonts d'energia renovables a Europa._x000D_ En segon lloc, es duu a terme una anàlisi del cicle de vida d'una planta de gasificació de_x000D_ biomassa forestal i de fusta de post‐consum. Aquest estudi mostra que la biomassa forestal_x000D_ necessita majors requeriments d'energia, degut principalment a una fase d'assecatge_x000D_ addicional que necessita per complir amb els requeriments d’entrada de la gasificació._x000D_ Finalment, els aspectes tecnològics s’analitzen estudiant la piròlisi de la biomassa. Primer,_x000D_ s’aplica el model d'activació d’energies distribuïdes (DAEM) a la desvolatilització de la_x000D_ biomassa i els seus components. Posteriorment, s’estudia la piròlisi d’estelles de biomassa_x000D_ forestal en una planta pilot amb un reactor de cargol sense fi (10 kg/h) per a estudiar les_x000D_ condicions òptimes d'operació (temperatura de reacció, temps de residència de sòlids i flux_x000D_ màssic) i per a determinar les propietats fisicoquímiques dels productes obtinguts. Els_x000D_ resultats mostren que es pot aconseguir una piròlisi completa de les estelles de biomassa en_x000D_ aquest tipus de reactor i que el major rendiment per a la producció de líquid (59%) i les_x000D_ millors propietats dels productes s’obtenen en la temperatura més baixa estudiada (773 K) i_x000D_ aplicant temps de residència de sòlids de més de 2 minuts. La caracterització química del biooil_x000D_ mitjançant GC/MS mostra que els compostos més abundants són compostos polars volàtils,_x000D_ fenols i benzenediols. Es poden observar molt poques diferències en les propietats físiques de_x000D_ les diferents mostres de bio‐oil, el qual és similar al bio‐oil obtinguts en reactors semblants. Els_x000D_ balanços d'energia del procés de piròlisi de la planta pilot i d’una planta escalada (1500 kg/h)_x000D_ mostren que es necessita una unitat d'assecatge i una cambra de combustió de carbó si la_x000D_ piròlisi s’ha de realitzar en una planta mòbil, tot i que el procés és autosuficient_x000D_ energèticament quan el contingut d'humitat de la biomassa és inferior al 6%. L'anàlisi_x000D_ econòmica demostra que els costos totals de producció de biocombustible a la planta pilot_x000D_ escalada se situen entre 269 i 289 €/m3, depenent del cost de la biomassa (40‐50 €/tona). El_x000D_ punt d'equilibri de la planta de piròlisi és de 116 €/barril quan la biomassa es compra a 50_x000D_ €/tona i 108 €/barril quan el cost de la biomassa és de 40 €/tona. A llarg termini, el bio‐oil_x000D_ ofereix un gran potencial com a vector energètic i en el futur escenari d’una biorefineria, un_x000D_ nou enfocament que s'estudia a través de la dissolució de la fusta en líquids iònics mitjançant_x000D_ microones._x000D_ En conjunt, aquests nous usos representen una gran oportunitat per al sector forestal en el_x000D_ context mediterrani, ja que ofereixen productes d’alt valor afegit com és el bio‐oil. El bio‐oil és_x000D_ un vector energètic, tan versàtil com el petroli, i que pot ser la base per a una nova generació_x000D_ de biocombustibles de segona generació i, alhora, matèria primera per a biorefineries. A més,_x000D_ aquesta tesi també està relacionada amb la sostenibilitat social, suggerint accions i propostes_x000D_ associades amb el desenvolupament local i l’economia en xarxa i facilitant la presa de_x000D_ decisions, cosa que ajuda a fer un pas endavant cap a un coneixement global i integral de la_x000D_ sostenibilitat.

Fecha de lectura	20 sept 2010
Idioma original	Inglés
Supervisor	Jordi Bartroli Molins (Director/a), Ramon Murillo Villuentas (Director/a) & Joan Rieradevall Pons (Director/a)