Valorización del orujillo mediante tratamientos hidrotérmicos y térmicos a nivel industrial y obtención de productos de valor añadido
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Gálvez Pérez, AngelaEditorial
Universidad de Granada
Departamento
Universidad de Granada. Programa de Doctorado en QuímicaFecha
2023Fecha lectura
2023-08-22Referencia bibliográfica
Gálvez Pérez, Angela. Valorización del orujillo mediante tratamientos hidrotérmicos y térmicos a nivel industrial y obtención de productos de valor añadido . Granada: Universidad de Granada, 2023. [https://hdl.handle.net/10481/84706]
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Tesis Univ. Granada.; El trabajo recogido en esta memoria ha sido realizado en el grupo de investigación “Concentración de Sólidos y Biorrecuperación” (RNM152) del Departamento de Ingeniería Química de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Granada, financiado por el Ministerio de Educación y Ciencia y la Consejería de Innovación, Ciencia y Empresa de la Junta de Andalucía; Programa de Joven Personal Investigador Financiado por el Programa Operativo de Empleo Juvenil.Resumen
La presente Memoria de Tesis Doctoral titulada: “Valorización
del Orujillo Mediante Tratamientos Hidrotérmicos y Térmicos a Nivel
Industrial y Obtención de Productos de Valor Añadido”. Se realizó con
el objetivo principal de llevar a cabo una valorización íntegra del orujillo.
Un residuo sólido procedente del proceso de extracción del alpeorujo
mediante tratamientos químicos utilizando disolventes, como el hexano,
para obtener el aceite de orujo de oliva crudo. Este residuo se produce en
grandes cantidades, sobre todo en España y, aunque, su combustión se
utilice para obtener energía en las propias extractoras, presenta diversos
problemas de contaminación al superar el límite permitido de partículas
liberadas a la atmósfera y emitir algunos compuestos como los
benzopirenos, que se ha demostrado que son cancerígenos.
Por tanto, durante esta investigación se plantea como alternativa,
el empleo de procesos que permitirán obtener productos de alto valor
añadido del orujillo y el estudio de su valorización energética mediante
pirólisis, gasificación y combustión. Para ello, esta tesis doctoral se ha
dividido en una Introducción y cinco capítulos.
En la Introducción se realiza una revisión bibliográfica desde el
origen del olivo y su cultivo hasta la utilización del proceso de
elaboración de aceite de oliva más actual. Describiendo todos los
productos, subproductos y residuos que se obtienen en la cadena de
producción y sus aplicaciones. Posteriormente, se centra en el estudio de
la caracterización del orujillo y en el estado del arte respecto a
investigaciones recientes relacionadas con la valorización del mismo Los capítulos uno y dos se desarrollaron en paralelo, con los
objetivos de extraer y determinar productos de valor añadido a partir de
orujillo y de mejorar las propiedades energéticas de los sólidos obtenidos
siguiendo un esquema de biorrefinería. Para ello, en primer lugar, se
realizó un pretratamiento hidrotérmico con condiciones suaves (30 ºC y
1h) para obtener un sólido adecuado sin polifenoles, extractos
hidrosolubles ni precursores de alquitranes. Posteriormente, el sólido
hidrolizado se sometió a una autohidrólisis para mejorar las extracciones
de los productos de valor añadido basándose en un diseño de 12
experimentos resultado de combinar diferententes temperaturas (120,
140, 160 y 180 ºC) y distintos tiempos de operación (30, 60 y 90 min).
A continuación, en el capítulo uno se analizaron e identificaron,
mediante HPLC, los contenidos en sacáridos de cada una de las
fracciones líquidas obtenidas en los experimentos de autohidrólisis y, por
otro lado, se midió el poder calorífico de cada uno de los sólidos
resultantes de la autohidrólisis. Mientras que, en el capítulo dos, se
obtuvieron los contenidos en furfural y se analizaron e identificaron los
contenidos en polialcoholes y polifenoles de cada una de las fracciones
líquidas de la autohidrólisis. En ambos capítulos se ajustaron todos los
resultados obtenidos en la autohidrólisis a un modelo neuro-borroso.
Además, en el capítulo dos, se llevó a cabo un proceso de
extracción con el soxhlet utilizando acetato de etilo para comprobar qué
tipo de polifenoles del orujillo se extraen con disolvente y cuáles se
extraen con agua.
En el capítulo tres, se realiza un análisis termogravimétrico del
orujillo con el tamaño de partícula seleccionado y se llevan a cabo
experimentos de pirolisis, de combustión y de gasificación desde el 2%
al 18% de oxígeno. Los datos obtenidos se procesaron y se ajustaron
mediante modelos cinéticos en los que se utilizaron tres ecuaciones
independientes, debido a que en los tres casos se consideró el orujillo
como un material formado por tres fracciones independientes (lignina,
hemicelulosa y celulosa).
En el caso de la pirólisis, teniendo en cuenta el balance de masa
de los productos y reactivos y el grado de conversión, las ecuaciones
cinéticas asociadas a las reacciones, siguieron la ley de Arrhenius. En el
caso de la combustión, se consideró necesario que el oxígeno se
incluyera en la ley de descomposición en el modelo cinético propuesto
puesto que, la presencia de oxígeno introduce nuevos procesos para la
descomposición de cada fracción. El modelo cinético para la gasificación
se basó en el mismo que el propuesto para la combustión, pero se
cambiaron los parámetros dependientes del oxígeno según las
proporciones introducidas.
En el capítulo cuatro, se consideró tanto orujillo crudo como
hidrolizado para investigar experimentalmente: los impactos de la
temperatura, la relación de equivalencia, el tiempo de contacto y la
torrefacción mediante gasificación a bajas temperaturas. Para evaluar el
desempeño de la gasificación se adoptaron como indicadores: los
rendimientos de los principales productos del gas combustible, el poder
calorífico inferior del gas combustible y la eficiencia del gas frío. El
trabajo experimental se realizó en un reactor de lecho fijo.
Por último, en el capítulo cinco se hizo un estudio experimental
de la gasificación del orujillo en una planta piloto de lecho fluidizado
burbujeante a presión atmosférica. Para investigar cómo influye la
relación de equivalencia y la temperatura de operación en el rendimiento
del proceso y en la composición del gas obtenido