characterisation and adding value to agro characterisation and adding value to agro-forestry biomass

Download CHARACTERISATION AND ADDING VALUE TO AGRO characterisation and adding value to agro-forestry biomass

If you can't read please download the document

Post on 12-Mar-2020

0 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • CHARACTERISATION AND ADDING VALUE TO AGRO-FORESTRY BIOMASS PRODUCTS

    OBTAINED FROM THERMOCHEMICAL PROCESSES

    ANNA ARTIGUES AGRAMUNT

    DOCTORAL THESIS

    Under the supervision of:

    Dr. Esteve Fábregas Martínez Dra. Neus Puy Marimón

    DOCTORAL DEGREE IN ENVIRONMENTAL SCIENCES.

    Institut de Ciència i Tecnologia Ambientals

    Departament de Química – Grup Sensors i Biosensors

    Facultat de Ciències

    2015

  • Acknowledgments

    Acknowledgments

    The present dissertation has been carried out tjanks to the PIF fellowship

    provided by Universitat Autònoma de Barcelona and the financial suport of Ministry of

    Science and Innovation (MEC), Madrid. Project “Desarollo de (bio)materiales basados

    en nanoestructuras. Optimización y caracterización para su aplicación en (bio)sensors y

    energías renovables. CTQ2009-13873 (Subprograma BQU).

  • Agraïments

    Agraïments

    En primer lloc, vull agrair als meus directors, Neus Puy i Esteve Fábregas el seu

    suport acadèmic, científic i personal al llarg de tota la tesi. He après molt amb

    vosaltres! També vull donar les gràcies al Jordi Bartrolí per enredar-me (en el bon

    sentit) a començar aquest doctorat. Jo no tenia cap intenció de embarrancar-me en

    aquesta història: JO?! DOCTORAT?!? QUE VA!! Gràcies en gran part a tu, estic on estic!

    Santi Alier moltes gràcies per el teu suport, sense ENERG-bas aquesta tesi no seria el

    que és ara.

    També vull donar les gràcies a tots aquells que heu fet aquesta tesi possible:

    - A tots els membres del Departament de Química Analítica, als del meu grup

    d’investigació i al PAS del Departament. Especialment a la Mireia Baeza pels consells i

    suports científic tant ara dins de GSB com durant el màster i al Santi Maspoch per

    ajudar-me en la part estadística. Moltes gràcies a aquells membres de GTS que heu fet

    sentir-me part del vostre grup. Cristina, Montse i Oriol milions de gràcies per tot el

    suport que m’heu donat.

    - A la Caterina Maulini, al Xavier Font, a la Teresa Vicent i la Glòria Caminal del

    Departament d’Enginyeria Química per deixar-me part dels seus equips i instal·lacions

    per realitzar part d’aquest treball.

    - A tot l’equip del SAQ, especialment al Josep Maria, l’Alba, la MariaJ i a l’Ignasi.

    Aquesta tesi no hagués estat possible sense la vostra ajuda i consells. Sempre és un

    plaer passar-se uns dies per SAQ a fer experimental.

    - Al Juan Baeza, a l’Albert Guisasola i a la Mar Vargas per introduir-me en el món

    de la investigació. I a tots aquells ETSEROS que vau compartir amb mi aqueslla època.

    Molts dels quals encara formeu part de la meva vida, cosa que em fa molt feliç.

    I evidentment no hi ha qui aguanti una tesi sense tenir a la seva gent al costat i

    per sort en tinc molta. Vull donar-vos les gràcies per tot el suport que m'heu donat.

  • Agraïments

    - Sole, Susy i Tamara sou un dels regals que m'ha donat aquesta tesi. Cockteleros

    (un altre "regalazo"), Fran, Jose, Júlia i Elena gràcies pels soparet i els mojitos fets amb

    molt d’amor per acabar un dia intens al lab! Raquel, Sandra, Ale, Olga, Anna Herrera

    moltes gràcies pels bons moments i rises al lab.

    - ETSEROS, Alfred, Marty, Calleja, Elena, Gerard, Leti i Ponte, gràcies pel suport i

    els bons moments al “Fran”. Especialment vull donar les gràcies a l'Alfred i la Martina

    perquè sé que puc comptar amb vosaltres pel que necessiti i passi el que passi.

    - Ambientòlegs, aquesta aventura va començar amb vosaltres. No tingueu cap

    dubte que si ara sóc ambientòloga i espero que en breu Doctora en Ciències

    Ambientals és en gran part gràcies a vosaltres.

    - Nenes, sóc molt afortunada de tenir-vos al meu costat. Moltes gràcies per ser-

    hi sempre, sempre i sempre! Sé que puc comptar amb vosaltres per qualsevol cosa,

    24h al dia, 365 dies l’any. Això no té preu!

    - Lluís, gràcies per aguantar tots el “ho sento però m’haig de posar a escriure”

    tenint en compte el poquet que ens veiem i per suportar la histèria d’aquests últims

    mesos que explicada per telèfon encara es porta pitjor. Saps que els canvis d’etapa em

    fan pànic però sé que si el faig amb tu tot serà molt més fàcil. T'estimu!

    - Gràcies a la meva família. Mama, papa, Sister per està sempre allà, tant amb les

    coses professionals, personals, en els bons moments i en els no tant. No seria qui sóc si

    no us tingués al meu costat. A la Iaia pel seu suport, tot i no entendre res de res del

    que faig. I a la padrina la seva confiança incondicional amb mi i amb el que faig. Us

    estimo moltíssim.

    - També vull donar les gràcies a la Mari Angeles, al Lluís i a l’Ignasi. No us podeu

    imaginar que bé em va anar passar l’agost amb vosaltres, tant per l’escriptura com

    personalment. Manu, prometo que quan finalitzi tot aquest procés, quan baixi a

    Castelló faré vida social i no em passaré el dia tancada amb el Buddy escrivint.

    GRÀCIES A TOTS

  • Table of contents

    i

    Table of contents

    Table of contents……………………………………………………………………………………………………...….i

    Table of figures ……………………………………………………………………………………………………….….v

    Table of tables…………………………………………………………………………………………………………….ix

    List of acronyms, abbreviations and notations….……………………………………………..…….…xiii

    Summary…………………………………………………………….…………………………………………………….xiv

    PART I: INTRODUCTION AND METHODOLOGY

    1. Introduction.................................................................................................... 3

    1.1. Demand of fuels ...................................................................................... 3

    1.2. Overview of biomass as energy resource ............................................... 4

    1.2.1. Biofuels ............................................................................................... 6

    1.2.2. Biomass conversion processes ........................................................... 9

    1.3. Torrefaction .......................................................................................... 14

    1.3.1. Torrefaction products ....................................................................... 16

    1.3.2. Technology development of torrefaction process ........................... 23

    1.4. Fast pyrolysis ......................................................................................... 26

    1.4.1. Fast pyrolysis products ..................................................................... 27

    1.4.2. Bio-oil upgrading processes ............................................................. 36

    1.4.3. Fast pyrolysis development technology ........................................... 43

    1.5. Biorefinery ............................................................................................ 44

    2. Motivations and objectives .......................................................................... 47

    2.1. Motivation............................................................................................. 47

    2.2. Objectives ............................................................................................. 49

    3. Experimental Section ................................................................................... 51

    3.1. Analytical methods ............................................................................... 51

    3.1.1. Thermogravimetric analysis ............................................................. 51

    3.1.2. Calorific value ................................................................................... 52

    3.1.3. Elemental analysis ............................................................................ 52

    3.1.4. Immediate analysis. .......................................................................... 53

    3.1.5. Inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) ............... 53

  • Table of content

    ii

    3.1.6. Gas chromatography - Mass Spectrometry (GC-MS) ....................... 54

    3.1.7. pH ..................................................................................................... 59

    3.1.8. Total Acid Number (TAN) ................................................................. 60

    3.1.9. Differential Acid Number (DAN) ....................................................... 62

    3.1.10. Water content ................................................................................ 64

    3.1.11. Flame Atomic Absorption Spectroscopy (FAAS) ............................ 65

    3.2. Experimental design of part II: adding value of agricultural waste biomass as torrefied pellet woody crop. ................................................................

Recommended

View more >