HACIA UN APROVECHAMIENTO INTEGRAL DE LOS RESIDUOS. IMPORTANCIA DE LA
I+D+i
Juan J. Rodríguez JiménezÁngel Fernández Mohedano
Universidad Autónoma de [email protected]
PROCESADO
PETRÓLEO
PLÁSTICOS
NEUMÁTICOS
MONÓMEROS
POLÍMERO VIRGEN
REUTILIZACIÓN
(PRIMARIO)
RECICLADO MECÁNICO
(SECUNDARIO)
RECICLADO QUÍMICO
(TERCIARIO)
RECUPERACIÓN ENERGÉTICA
(CUATERNARIO)
COMBUSTIBLES EXTRACCIÓN
REFINERÍA
POLIMERIZACIÓN
RECICLADO DE POLÍMEROS PETROQUÍMICOS
RECICLADO QUIMICO
Polímeros de condensación
Polímeros de adición
Vía térmica
Vía catalítica
Otros
Glicólisis
Metanólisis
Hidrólisis
PirólisisGasificación
PirólisisGasificación
PirólisisGasificaciónPirólisis-CraqueoHidrocraqueo
RECICLADO QUÍMICO
Objetivo: - Recuperar monómeros u otros compuestos químicos- Obtener combustibles- Obtener materiales de carbono
PIRÓLISIS DE POLIETILENO
Planta piloto, Departamento de Ingeniería Química, Universidad del País Vasco (UPV)
450 500 550 600 650 700 7500
10
20
30
40
50
60
70
Re
nd
ime
into
(%
mas
a) Gas
C5-C
11
C12
-C20
Ceras
Temperatura (ºC)
PIRÓLISIS DE POLIOETILENO
Departamento de Ingeniería Química (UPV)
Propiedad 500 ºC 600 ºC 700 ºC Requerido
Índice de cetano 85.4 85.8 84.4 > 46
Densidad a 15 ºC (kg m-3) 785 784 786 820-845
Contenido PAHs Insignificante Insig. Insig.< 11 %
Azufre (ppm) Insig. Insig. Insig. < 10 ppm
Curva de destilación
65 % 314 308 307 > 250 ºC
85 % 326 325 325 < 350 ºC
95 % 328 328 327 < 360 ºC
PIRÓLISIS DE POLIOETILENO
Propiedades del gasóleo (Resultados UPV)
CRAQUEO DE CERAS DE PIROLISIS de PE
Catalizador Comercial FCC
Alimentación:- Contínuas: Ceras
- Trazos: VGO
- Puntos: Mezcla 80%VGO+20 %Ceras
Conversión (% p)
35 40 45 50 55 60 65 70 75
Rendim
iento
Gaso
lina (
% p
)
20
22
24
26
28
30
32
34
36
38
40
42
44500 ºC
525 ºC
550 ºC
Resultados UPV
Productos 450 ºC
475 ºC 500 ºC 550 ºC
Metano 7.0 8.3 8.3 7.3
C2-C4 4.8 5.1 7.7 19.8
C5-C8 15.0 11.3 10.2 10.4
Benceno 5.4 3.8 4.6 5.9
Tolueno 6.7 7.0 7.1 6.5
Estireno 61.1 64.5 62.1 50.1
PIRÓLISIS DE POLIOESTIRENO
Resultados UPV
Nitrogen inlet
Solid
Carbon
Gas
outlet
LDPE
feeder
LDPE
particles
Reactor de pirólisis de polietileno con alto rendimiento a sólido(Universidad Autónoma de Madrid, UAM)
Char de Pirólisis de polietileno
Hastelloy
Cuarzo η 34,4 %Cenizas 0,1 %
η 46,3 %Cenizas 5,7 %
T 860 ºC; t: 60 s
Grafitización del char de pirólisis de Polietileno
3,200
3,220
3,240
3,260
3,280
3,300
3,320
3,340
3,360
3,380
d002
(Å
)
G20 G0.1 GN3 PE17_26000,0
50,0
100,0
150,0
200,0
250,0
300,0
350,0
400,0
450,0
Lc (
Å)
G20 G0.1 GN3 PE17_2600
LOS PRODUCTOS DE LA PIROLISIS
0
10
20
30
40
50
400 450 500 550 600 650
Temperatura (ºC)
Ren
dim
ien
tos
(%)
no aromáticos C5-C10
char
gases
tar aromáticos C10-
a
0
10
20
30
40
50
400 450 500 550 600 650
Temperatura (ºC)
Ren
dim
ien
tos
(%)
no aromáticos C5-C10
char
tar
aromáticos C10-
gases
b
Tipo I Tipo II
Pirólisis de NFU. Resultados UPV
Pirólisis/Gasificación de NFUDesarrollo a escala comercial / demostración
Planta de GARENESA (GUASCOR-PORTVIGO)
• Puesta en marcha en Octubre 2001
• Capacidad: 12.000 t/a
• Generación EE: 5.200 MWh/a (≈4.100 neta)
• Aceite pirolítico (fuel): 4.000 t/a
• Carbonizado: 4.000 t/a
• Acero: 1.200 t/a
PARÁMETRO CARBONIZADONEGRO DE
HUMOPRODUCTO
HUMEDAD (%) 5,2 ≤ 1,5 0,2
DENSIDAD (kg/m3)
480 320-540 346
VOLÁTILES (%) 6,5 - 0,1
CENIZAS (%) 19,6 ≤ 1,0 1,8
C / H / S / N (%) 78,2/0,8/2,5 /0,2 - 96,1/0,4/0,3 /0,9
Nº ADSORCIÓN
YODO (g/kg)80 30-121 73
DECOLORACIÓN EN TOLUENO (% T)
34,9 ≥ 70-80 94,0
ACONDICIONAMIENTO DEL CARBONIZADO DE PIRÓLISIS DE NFU
CARBONIZADO
(19,6%)
FRACCIÓN FLOTADA
(10,9%)
MUESTRA LIXIVIADA
(2,0%)
PRODUCTO FINAL
(1,8%)
FLOTACIÓN
LIXIVIACIÓN
T. TÉRMICO
55%
46%
43%
ACONDICIONAMIENTO DEL CARBONIZADO DE PIRÓLISIS DE NFUUAM-GUASCOR
Planta RMD (León):
o Pirólisis a NH + gas + líquidoo Producción de energía eléctrica
Planta PIROREC (Valencia):
o Capacidad: 3.000 t/a o Pirólisis a NH + gas + aceite pirolíticoo Planes de expansión pero presenta concurso de acreedores en Julio de 2013o Limitaciones en la aplicación del NH (elevado contenido volátil)
Otras iniciativas….
Pirólisis/Gasificación de NFUDesarrollo a escala comercial / demostración
Capacidad: 5.500 t/a
Combustible líquido: 2.700 t/a
Carbonizado: 2.200 t/a
Potencia térmica excedente ≈1.300 kW
Pirólisis/Gasificación de NFUDesarrollo a escala comercial / demostración
Futura planta ICB-SISENER-ACCIÓN INTEGRAL ENERGÉTICA
Reactor depirólisis
CondensadorMateriaprima
Carbonizado Combustible líquido
Quemador Gases no condensablesCalor
Cogeneración
Lignina
Carbonización
Gasificación parcial
Tratamiento alta
temperatura
Carbones con alta
ordenación
Carbón activo
C/C composites
Adsorbentes
Impregnación
Carbonización
Carbón activo
Tratamiento térmico
CVD
Tamices moleculares de carbono
Hilado (Fusión, electrostático)
Tratamiento térmico
Fibras de carbono
Catalizadores
Separación de gases
Textura porosa de carbones activos obtenidos a partir de lignina
por carbonización a baja temperatura y gasificación parcial con CO2
0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6
0
10
20
30
40
50
60
Fre
cuency (
%)
Particle diameter (nm)
0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7
0
10
20
30
40
50
Fre
cuency (
%)
Particle diameter (nm)
di: 3.4 nm di: 3.7 nm
0.5Pd 0.5Rh
Catalizadores de Pd y Rh sobre carbón activo de lignina
Universidad Autónoma de Madrid
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
150 200 250 300 350 400 450
Temperature (ºC)
Con
ver
sion
Benzene
Toluene
Xylene
Incineración catalítica de BTX (1000 ppmv) con un catalizador de Pd
sobre carbón activo de lignina (tiempo espacial: 2.015 g·s/µmol)
Universidad de Málaga
Universidad de Málaga
Sin estabilizar
CNF-800 CNF-1000
barra: 1 μm
Fibras de carbono a partir de lignina
Imagen TEMCNF-1000
Superficie de la fibra lisa y sin defectos
Hilado elctrostático (Electrospinning)