VALORIZACIÓN DE RESIDUOS MEDIANTE LA TECNOLOGÍA DE PIRÓLISIS: APLICACIÓN A NEUMÁTICOS FUERA DE USO Dr. RAMÓN MURILLO VILLUENDAS INSTITUTO DE CARBOQUÍMICA, CSIC GRUPO DE INVESTIGACIONES MEDIOAMBIENTALES ZARAGOZA 21 de FEBRERO de 2013 ramon.murillo@csic.es
Contenido Tecnología de pirólisis Aplicación de la tecnología: NFU Utilización de los productos Conclusiones
Tecnología de pirólisis Consiste en llevar a cabo la transformación de un material por efecto de la temperatura con el objetivo de obtener nuevos productos Sólidos Líquidos Gases
Tecnología de pirólisis Materias primas Deben de tener una base carbonosa Pueden tener origen renovable o fósil Cuanto mayor sea su PCI, mejor rendimiento obtiene el proceso
Tecnología de pirólisis ESQUEMA CONCEPTUAL Gas de combustión Cogeneración Materia prima Energía Reactor de pirólisis Quemador Condensador Gases no condensables Material carbonoso Combustible
Tecnología de pirólisis RENDIMIENTOS TÍPICOS DE LA PIRÓLISIS Líquido: 71% Sólido: 21% Gas: 8% Líquido: 43% Sólido: 40% Gas: 17% Líquido: 75% Sólido: 12% Gas: 13% Líquido: 70% Sólido: 3% Gas: 27% LA FRACCIÓN MAYORITARIA ES LA DE LOS COMBUSTIBLES LÍQUIDOS
Tecnología de pirólisis REACTORES DE PIRÓLISIS Discontinuo Auger Lechos fluidizados Cono rotatorio
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Aplicación de la tecnología: NFU Se solicitó un proyecto de investigación al programa TRACE (TRAnsferencia de Conocimiento a la Empresa) del antiguo MICINN: ENE2008-0103 La empresa Tecnologías Inéditas Medioambientales colaboró económica y materialmente en la ejecución del proyecto Se presentó una patente (P201130428) en la OEPM y actualmente está en fase PCT Se firmó un contrato de cesión de licencia en exclusiva a TIM Recientemente se incorporó al proyecto la empresa SISENER INGENIEROS como empresa de ingeniería de referencia OBJETIVO FINAL Disponer de un producto financiable a través de entidades bancarias o fondos de inversión para desarrollar y comercializar la tecnología
Aplicación de la tecnología: NFU Rellenos orgánicos 7% Rellenos inorgánicos 3% Polímeros (NR, SBR y BR) 60% Negro de carbón 30% Principales características Residuo no biodegradable Son materiales prácticamente indestructibles Alto poder calorífico Es imposible recuperar íntegramente sus constituyentes originales
Aplicación de la tecnología: NFU PLANTA EXPERIMENTAL DE 150 kwt Gas QUEMADOR CONDENSADOR ALIMENTACIÓN Líquido REACTOR COLECTOR Sólido
Aplicación de la tecnología: NFU Porcentaje 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0 20 40 60 80 100 Tiempo (h) Liquido Char Gas El proceso ha demostrado ser estable con el tiempo Las condiciones de operación del reactor también han sido siempre estables No se han registrado problemas operacionales de relevancia
Aplicación de la tecnología: NFU Análisis elemental Carbono (%) 87.06 Hidrógeno (%) 9.91 Nitrógeno (%) 1.17 Azufre (%) 0.78 Cromatografía en capa fina % Saturados 24 % Aromáticos 58 % Polares 18 Poder calorífico (kcal/kg) 10127 Mezcla de compuestos lineales ramificados, nafténicos y aromáticos sustituidos Curva de destilación entre gasolina y gas-oil
Aplicación de la tecnología: NFU GRAN ESTABILIDAD DE LOS LÍQUIDOS UNIDADES SEMANA 1 2 3 4 6 10 14 18 24 % de H 2 O % en peso 0.17 0.63 0.35 0.25 0.38 0.22 0.23 0.18 0.23 Desv. Estándar 0.04 0.37 0.02 0.03 0.11 0.01 0.05 0.00 0.03 IC a 0.10 1.32 0.07 0.12 0.34 0.05 0.18 0.01 0.12 TAN mg KOH/g muestra - - - - - - - - - Desv. Estándar - - - - - - - - - IC a - - - - - - - - - ph 6.6 6.6 6.6 6.6 6.8 6.8 6.9 6.9 6.9 Densidad g/cm 3 0.92 0.92 0.92 0.92 0.92 0.92 0.92 0.93 n.d. Temperatura (ºC) 27.0 25.4 23.5 24.6 23.6 24.4 23.4 21.2 - Viscosidad cp - 3.03 3.27 3.12 3.48 < 3 < 3 < 3 < 3 Temperatura (ºC) - 23.0 22.0 23.0 21.5 40.0 40.0 40.0 40.0 a IC: Intervalo de Confianza al 95%
Aplicación de la tecnología: NFU Análisis inmediato % Humedad 3.16 % Cenizas 15.42 %Volátiles 3.73 % Carbono fijo 77.69 Análisis elemental % C 82.10 % H 0.97 % S 3.41 % N 0.35 Propiedades texturales S BET (m 2 /g) 63 Vol total de poro (cm 3 /g) 0.32 Vol total de microporos (cm 3 /g) 0.01 Vol de microporosidad estrecha (cm 3 /g) 0.03 Tamaño medio de poro (nm) 50 Poder calorífico (kcal/kg) 5973 MATERIAL APTO PARA LA PRODUCCIÓN DE CAUCHO NUEVO
Aplicación de la tecnología: NFU Composición PCI H2 11.28% 1279 kj/mol CO 2.25% 57 MJ/Nm3 CO2 2.85% 13634 kcal/nm3 CH4 18.80% 16 kwh/nm3 C2H4 7.88% C2H6 7.42% C3H8 8.82% C3H6 8.40% C4H8 21.34% H2S 0.94% N2 10.01% Poder calorífico GPN 13634 kcal/nm 3 Poder calorífico GNL 8840 kcal/nm 3 EL EXCEDENTE DE GAS HACE QUE EL PROCESO SEA TÉRMICAMENTE AUTÓNOMO
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Aplicación de los combustibles Motor PERKINS modelo 403D-11G LNFU GASOIL Combustible GASOIL/LNFU (95/5 %v) GASOIL/LNFU (90/10 %v) GASOIL/LNFU (80/20 %v) Carbono 88,6 85,52 86,50 85,12 85,65 Hidrógeno 10,35 13,31 13,23 12,83 12,74 Nitrógeno 0,54 0,25 0,60 0,45 0,45 Azufre 0,78 0,00 0,08 0,06 0,27 PCSv. (kcal/kg) 10127 10814 10752 10737 10697 PCIp. (kcal/kg) 9603 10140 10072 10072 10072
Aplicación de los combustibles 0.35 Eficiencia térmica (%) 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 100/0 95/5 90/10 80/20 Polinómica (100/0) Polinómica (95/5) Polinómica (90/10) Polinómica (80/20) No se han encontrado diferencias en la curva de potencia 9 0 2000 4000 6000 8000 8 Carga (W) Las emisiones son similares cuando se utiliza gosoil CO (g/kwhl) 7 6 5 4 3 2 1 CO (100/0) CO (95/5) CO (90/10) CO (80/20) 0 0 2000 4000 6000 8000 Carga (W)
Aplicación de los combustibles Emisiones base seca Combustible O 2 (%v) CO (ppm) NO x (ppm) SO 2 (ppm) CO 2 (%v) Gasoil 5.03 70 80 30 11.78 LNFU 5.61 132 209 40 11.36
Aplicación del negro de carbón Valor de referencia Valor medido Dureza 67-73 62 Densidad 1.13-1.15 1.13 Carga de rotura 20-25 23 Desgarro 90-100 99 Abrasión 80-100 93
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Conclusiones Proceso continuo y energéticamente autónomo Tecnología aplicable a un amplio rango de materias primas Bajas emisiones de CO 2 y otros compuestos comparadas con otros procesos Se trabaja a temperaturas moderadas El proceso ha demostrado ser escalable y modular La mayoría de los componentes de una planta de pirólisis son convencionales Se consigue una alta revalorización material con la producción de materiales almacenables con alto valor añadido