[es] El objetivo de esta tesis doctoral es la optimización del proceso de pirólisis de biomasa para la producción simultanea de agentes bioreductores y gases de alto valor añadido. Esta tesis se enmarca dentro de la colaboración existente entre la empresa Befesa Steel R&D S.L. y el Departamento de Ingeniería Química y del Medio Ambiente de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Bilbao. Uno de los intereses de esta empresa es el desarrollo del proceso de pirólisis a gran escala para producir un biocoque útil como agente reductor en algunas de sus plantas industriales. Para la producción de sólidos de pirólisis que puedan ser útiles como agentes reductores en procesos metalúrgicos, se requiere un proceso de pirólisis lento a altas temperaturas. Y para la producción de gases de alto valor añadido, se necesita una segunda etapa (catalítica) para la valorización de los vapores de pirólisis mediante craqueo y reformado para la eliminación de alquitrán y el aumento de H2/CO. La mayor parte de los experimentos de pirólisis se realizaron en una instalación purgada con nitrógeno y compuesta por dos reactores conectados en serie: un primer reactor de pirólisis no agitado de 3.5 L, donde 100 g de biomasa son pirolizados, y un segundo reactor tubular de 0.5 L, donde se lleva a cabo la valorización de los vapores de pirólisis. Las muestras de biomasa utilizadas en esta tesis han sido seleccionadas y proporcionadas por Befesa Steel R&D S.L., y consisten en dos muestras de biomasa lignocelulósica: residuos de podas de olivos y eucaliptos. Estas muestras, así como los productos sólidos, líquidos y gaseosos de las pirólisis han sido caracterizados a fondo por medio de las siguientes técnicas: análisis inmediato y elemental, análisis de constituyentes, caracterización por Py-GC/MS-FID, determinación del poder calorífico superior, cromatografía GC/MS para los líquidos y GC/TCD-FID para los gases. Los estudios que se han llevado a cabo pueden clasificarse en cuatro tipos: (1) El primero se ha dedicado a establecer las condiciones de operación adecuadas para la producción simultánea de biocoque y gases de alta calidad. Con este propósito, se ha estudiado el efecto de la velocidad de calentamiento (3-20 °C min-1) y de la temperatura (600-750 °C) del primer reactor de pirólisis y la influencia de la temperatura y catalizadores del segundo reactor. (2) El segundo ha consistido en un estudio comparativo de la eficacia de diferentes catalizadores para la valorización de los vapores de pirólisis. Los catalizadores probados han sido los siguientes: dos catalizadores de Ni/Al2O3 modificados con CeO2 y ZrO2, dos zeolitas comerciales dopadas con Ni y sin dopar (HY y HZSM5), y un catalizador comercial (Katalco 57-4Q) también basado en Ni y frecuentemente utilizado en la industria para el reformado con vapor. (4) El tercer estudio se ha centrado en la evaluación de la idoneidad de los biocoques como agentes reductores en aplicaciones metalúrgicas. Para ello, se han hecho medidas de área superficial y porosidad, así como pruebas de reactividad con CO2 a los biocoques. Las propiedades de los biocoques han sido comparadas con las de agentes reductores comerciales utilizados en procesos metalúrgicos no férreos (coque metalúrgico, coque de petróleo y antracita), que fueron proporcionados por la empresa Befesa Zinc Aser S.A. (5) Por último, como consecuencia de las diferencias halladas en los resultados de pirólisis obtenidos con los diferentes envíos de las muestras de olivo, se ha llevado a cabo un estudio comparativo de la influencia del tipo de biomasa en los rendimientos y productos de pirólisis.

[eu] Doktorego Tesi honen helburua biomasa pirolisi prozesuren optimizazioa da, agente bioerreduzitzaileak eta balio erantsi handiko gasak ekoizteko. Tesi hau Befesa Steel R&D S.L. enpresa eta Bilboko Ingeniaritza Goi Eskola Teknikoko Ingeniaritza Kimikoa eta Ingurumenaren Ingeniaritza Sailak ikerketa arloan duten hartu-emanean kokatzen da. Enpresa honen helburuetako bat bere metal ez-burdinazko enpresetan erabiltzeko agente bioerreduzitzaileak (biokokea, sintesi gasa) ekoizteko prozesu bat garatzea da. Biokokeak (biomasa pirolisi-solidoak) metalurgia prozesuetan agente bioerreduzitzaile moduan erabilgarri izan daitezen, tenperatura altuko pirolisi motelak burutu behar dira. Balio erantsi handiko gasak (sintesi gasa) ekoizteko pirolisi-lurrunak balioztatu behar dira mundrunak ezabatuz eta H2 eta CO produkzioa igoz. Hau lortu asmoz, urrats katalitiko bat erabili behar da. Pirolisi esperimentu gehienak elkarren segidako bi erreaktoreez osatutako instalazio batean egin dira: lehenengoa 3.5 L-ko pirolisi-erreaktore bat da, bertan 100 g biomasa pirolizatzen direlarik; bigarrena pirolisi-lurrunak balioztatzen diren 0.5 L-ko hodi-erreaktore bat da. Tesi honetan erabilitako biomasa laginak Befesa Steel R&D S.L. enpresak aukeratutako bi biomasa lignozelulosiko ezberdin izan dira: olibondoen inausketa hondakinak eta eukaliptoak. Biomasa laginak, pirolisi-solidoak, -likidoak eta -gasak honako teknika hauen bidez karakterizatu dira: bat-bateko analisia, analisi elementala, osagaien analisia, Py-GC/MS-FID karakterizazioa, goi bero ahalmenaren determinazioa, GC/MS kromatografia pirolisi-likidoentzat eta GC/TCD-FID kromatografia pirolisi-gasentzat. Lau ildo ezberdin jarraitu dira doktorego tesi hau burutzerakoan: (1) Lehenengoa, biokoke eta balio erantsi handiko gasen ekoizpenerako prozesu baldintza egokienak ezartzea izan da. Horretarako, pirolisi-erreaktoreko berotze-abiadura (3-20 °C min-1) eta tenperaturaren (600-750 °C) efektua, eta hodi-erreaktoreko tenperatura eta katalizatzaileen eragina aztertu dira. (2) Bigarren ildoa, pirolisi-lurrunak balioztatzeko erabili diren katalizatzaileak konparatzean datza: CeO2 eta ZrO2-az moldaturiko bi Ni/Al2O3 katalizatzaile, nikelaz dopaturiko eta dopatu gabeko bi zeolita komertzial (HY eta HZSM5), eta nikelean oinarrituriko katalizatzaile komertziala (Katalco 57-4Q). Azken hau industria mailan ur lurrunaren bidezko erreformatuetan oso erabilia da. (3) Hirugarren ildoan aplikazio metalurgikoetan biokokeak agente erreduzitzaile bezala erabiltzeko duen gaitasuna aztertu da. Horretarako, biokokeen azalera eta porositate neurketak, eta erreaktibotasun-frogak egin dira. Biokokeen propietateak Befesa Zinc Aser S.A. enpresak ez-burdinazko prozesu metalurgikoetan erabiltzen dituen koke komertzialekin (koke metalurgikoa, petrolio-kokea eta antrazita) alderatu dira. (4) Azkenik, jasotako olibondoen lagin desberdinekin lortutako pirolisi emaitzetan aurkitutako ezberdintasunak direla eta, biomasa-motaren eragina aztertu da pirolisi-errendimendu eta produktuetan.