Estudio del proceso de pirólisis de residuos lignocelulósicos para obtener líquidos, sólidos y gases con propiedades mejoradas

Abstract

La presente tesis doctoral aborda el aprovechamiento de residuos lignocelulósicos (hueso de aceituna, cáscara de almendra, tallo de cáñamo y ligninas Kraft y Organosolv) mediante el proceso de pirólisis, con el objetivo de establecer un procedimiento de obtención de sólidos, gases y líquidos de pirólisis con propiedades mejoradas, y aplicaciones en energía, adsorción de CO₂ y valorización química. El trabajo se enmarca en los principios de la Química Verde y los Objetivos de Desarrollo Sostenible, proponiendo rutas de valorización de residuos locales en un contexto de transición energética. Se estudiaron diferentes modalidades de pirólisis: lenta, rápida y rápida catalizada. En primer lugar, se caracterizó detalladamente la materia prima y se evaluó el efecto de la composición biopolimérica y de las condiciones de operación sobre la distribución de productos. Los biochars obtenidos en pirólisis lenta mostraron alta microporosidad y capacidad de adsorción, que resultaron óptimos para la separación de CO₂/H₂ en procesos de precombustión. Se realizaron estudios de equilibrio, termodinámica y cinética de adsorción, confirmando un proceso exotérmico, espontáneo y regenerable en ciclos sucesivos. Posteriormente, se abordó la pirólisis rápida catalítica, utilizando catalizadores ácidos comerciales y catalizadores de base carbonosa derivados de biomasa, con el fin de mejorar la calidad del bio-oil mediante la reducción de su contenido en oxígeno. Finalmente, se estudió la estabilidad de los catalizadores en usos repetidos, analizando la formación y gasificación del coque. Los resultados evidencian que la pirólisis de residuos lignocelulósicos permite generar productos de alto valor añadido: bio-oil con potencial como precursor de combustibles, gases ricos en hidrógeno y biochars con aplicaciones en captura de CO₂, separación de gases y enmienda agrícola.

En conjunto, la tesis propone una estrategia integral de valorización de biomasa residual, contribuyendo a la economía circular y a la descarbonización energética.