Proyectos de

valorización de

biomasa forestal

Grupo PAI: RNM371 “Tecnologías de recursos renovables

y contaminación ambiental”

Manuel Jesús Díaz Blanco. Sevilla 24/11/16.

Características deseables para los cultivos:

Se adapten a las condiciones edafo-climáticas del lugar

Tengan altos niveles de productividad en biomasa con bajos costes de producción

No tengan aprovechamiento alimentario

Fácil manejo, corte y extracción

No contribuyan a degradar el medio ambiente

Permita una rotación corta

(poda anual bi-anual y rebrote)

Biomasa forestal:

- Eucalipto

- Pino

- Encina…

Cultivos de alto rendimiento en biomasa

- Leucaena

- Sesbania

- Prosopis

- Hasta 13 especies

Biomasa alto rendimiento y mejorador de suelos (leguminosas)

1-Proyecto MINECO: CTQ2013-46804- C2-1- R. “Estudio de

Secuencias de Tratamientos Termoquímicos para la Optimización de

Biorrefinería para Cultivos de Rápido Crecimiento y Residuos

Agrícolas” I.P. Manuel Jesús Díaz Blanco.

2- Proyecto de Excelencia Junta Andalucía. RNM 2323-2012.

“Procesos de biorrefinería alternativos e integración de plataformas

químicas y termoquímicas para el fraccionamiento sostenible de

biomasa lignocelulósica” I.P. Francisco López Baldovín.

Objetivos generales de ambos proyectos El objetivo general es lograr la

sostenibilidad y renovabilidad de recursos

energéticos/industriales a través de la

utilización de biomasa lignocelulósica,

Principalmente la obtenida de:

a) Vegetales de alto rendimiento regeneradores de

suelos (leguminosas): Incluye la selección de

especies de alta producción y la tecnología para la

conversión convertirla en productos químicos o

energía.

b) Residuos agroalimentarios. Incluye la selección

temporal y secuencial de residuos y la tecnología para

la conversión

Los objetivos concretos de los proyectos se centran en

el desarrollo de procesos/secuencias de

biorrefinería integral para el fraccionamientos

sostenible de vegetales de alta producción, utilizados en

recuperación de suelos degradados, y de residuos

agroalimentarios agrícolas.

Cultivos Alto Rendimiento

(Referencia

Eucalipto) Paulownia

Le

uc

ae

na

Ta

ga

sa

ste

Obtención de compost (1/2)

Selección de sistemas , Residuos, respuesta en cultivos

Tejada-Moral, M.; Gómez, I.A.; Fernández-Boy, M.E.; Díaz. M.J. Effects

of Sewage Sludge and Acacia d. Composts on Soil Biochemical and

Chemical Properties. Communications in Soil Science and Plant

Analysis 45 (5): 570 - 580. 2014

Cabeza, I.O.; López, R.; Ruiz, M.; Díaz. M.J.

Maximising municipal solid waste - Legume

trimming residue mixture degradation in

composting by control parameters

optimization. Journal of Environmental

Management. 128: 266-273. 2015.

Díaz, M.J., Eugenio, M.E., López, F., García, J.C., Yañez, R. Neural

Models for Optimizing Lignocellulosic Residues Composting Process .

Waste and Biomass Valorization. 3 (2): 240 – 247. 2014

Obtención de compost (2/2)

Madejón, P.; Domínguez, M. T. Díaz. M.J.; Madejón, E. Improving

sustainability in the remediation of contaminated soils by the use of

compost and energy valorization by Paulownia fortunei. Science of

the Total Environment. 539: 401- 409. 2016.

Optimización del proceso, minimización impacto ambiental

López, R.; Giráldez, I.; Palma, A.; Díaz. M.J. Assessment

of compost maturity by using an electronic nose. Waste

Management. 48 (February): 174 - 180. 2016.

Cabeza, I.O.; López, R.; Ruiz, M.; Díaz. M.J. Maximising municipal

solid waste - Legume trimming residue mixture degradation in

composting by control parameters optimization. Journal of

Environmental Management. 128: 266-273. 2015.

Cabeza, I.O.; López, R.; Giráldez., I.; Stuetz, R.M.; Díaz.

M.J. Biofiltration Of α-Pinene Vapours Using Pruning

Residues Composts as Packing Materials. Chemical

Engineering Journal. 233 (1): 149-158. 2014.

Separación selectiva de fracciones de celulosa y lignina

mediante tecnología organosolv (1/1)

Caparrós, S., Ariza, J., Garrote, G., Díaz, M.J., López, F. Optimization of

Paulownia Fortunei L. autohydrolysis-organosolv pulping as a source of

xylooligomers and cellulose pulp. Industrial y Engineering Chemistry

Research. 46: 623 635. 2013.

Díaz, M.J., Alfaro, A., García, M.M., Eugenio, M.E. y López, F. Ethanol

pulping from Tagasaste (Chamaecytisus proliferus L.F. ssp palmensis).

Industrial & Engineering Chemistry Research. 43: 1875 - 1881. 2014.

De Carvalho, Danila M.; Pérez-Muñoz, Antonio; García-Domínguez, J.C.;

Colodette, Jorge L.; López. F.; Díaz. M.J. Ethanol-Soda Pulping of

Sugarcane Bagasse and Leucaena leucocephala. Cellulose Chemistry

and Technology. 48 (3-4): 355 - 364. 2015.

Obtención azúcares y derivados hemicelulósicos

Hidrólisis – Autohidrólisis (1/3)

Caparrós, S., Ariza, J., Garrote, G., Díaz, M.J., López, F.

Optimization of Paulownia Fortunei L.

autohydrolysis-organosolv pulping as a source of

xylooligomers and cellulose pulp. Industrial and

Engineering Chemistry Research 46: 623-635. 2012

Caparrós, S., Díaz, M.J., Ariza, J., López, F., Jiménez, L.

New perspectives for Paulownia F. L. Valorisation of

the autohydrolysis y pulping processes. Bioresource

Technology. 99: 741 – 749. 2013

Yáñez Díaz, R.; Garrote Velasco, G.; Díaz Blanco, M.J.

Valorisation of a leguminous specie, Sesbania g. by

means of hydrothermal fractionation. Bioresource

Technology. 100: 6514 – 6523. 2013.

Obtención azúcares y derivados hemicelulósicos

Hidrólisis – Autohidrólisis (2/3)

Loaiza, J.M.; López. F.; García, M.T.; Díaz. M.J.;

García, J.C. Selecting the Pre-Hydrolysis

Conditions for Eucalyptus Wood in a Fractional

Exploitation Biorefining Scheme. Journal of Wood

Chemistry and Technology. 36 (3): 211 - 223. 2016

Martín, R., Eugenio, M.E., García, J.C., López, F.,

Villar, J.C., Díaz, M.J. Steam explosion y

enzymatic pre-treatments as an approach to

improve the enzymatic hydrolysis of Tagasaste.

Biomass & Bioenergy. 42: 97-106. 2014

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

0 0,25 0,5 0,75 1 1,25 1,5 1,75 2

q = t/tMAX

G,

X a

nd

Ar

(g/1

00

g R

M)

G 150 ºC G 165 ºC G 180 ºC G 195 ºC

X 150 ºC X 165 ºC X 180 ºC X 195 ºC

Ar 150 ºC Ar 165 ºC Ar 180 ºC Ar 195 ºC

Díaz, M.J., Yáñez, R., García, A., Martín, J.E.,

Feria, M.J. Variations in production and

oligomers content obtained under

hydrothermal treatment among five fast-

growing species. Agriculture Journal. 4: 87 -

92, 2014

Feria, M.J., García, J.C., Díaz, M.J., López, F.

Biorefinery process for production of paper

and oligomers from Leucaena leucocephala

K360 with or without prior autohydrolysis.

Bioresource Technology. 126: 64-70. 2015.

Obtención azúcares y derivados hemicelulósicos

Hidrólisis – Autohidrólisis (3/3)

Pretratamientos mediante extracción alcalina en

frío y/o precipitación alcohólica (1/1)

Patente: PROCEDIMIENTO DE FRACCIONAMIENTO DE BIOMASA

LIGNOCELULÓSICA

Inventores: García-Dominguez, J.C., Colodette, J.L., López-Baldovín, F.,

Díaz-Blanco, M.J. Número de solicitud: P-201131881. Fecha: 23/11/2015

García, J.C.,Díaz. M.J., García, M.T., Feria-Infante, M.J.,

Gómez, D.M., López. F. Search for optimum conditions of

Tagasaste hemicellulose cold alkaline extraction process.

Biochemical Engineering Journal. 71: 127 - 133. 2015

Valorización de la fracción líquida hemicelulósica

(xilosa) a través de la formación de furfural (1/2)

García, M.T.; García, J.C.; Feria, M.J.; Gómez, D.M.;

López, F.; Díaz. M.J. Furfural production from Eucalyptus

globulus: Optimizing by using neural fuzzy models.

Chemical Engineering Journal. 221: 185. - 192. 2013

López. F.; García, M.T.; Feria, M.J.; García, J.C.; De

Diego, C.M.; Zamudio, M.A.M.; Díaz. M.J. Optimization of

furfural production by acid hydrolysis of Eucalyptus

globulus in two stages. Chemical Engineering Journal.

240: 195 - 201. 2014 0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

Xila

no

extr

aíd

o (

% r

espe

cto

ma

t pri

ma

ori

g)

Tiempo norm

alizado (min) Temperatura normalizada (ºC)

García, M.T.; García, J.C.; López. F.; De Diego,

C.M.; Díaz. M.J. Maximizing Furfural

Concentration from Leucaena leucocephala and

Eucalyptus globulus by Nonisothermal

Autohydrolysis Environmental Progress &

Sustainable Energy. 34(4): 1236-1242. 2015

Loaiza, J.M.; López. F.; García, M.T.; Díaz. M.J.;

García, J.C. Selecting the Pre-Hydrolysis

Conditions for Eucalyptus Wood in a Fractional

Exploitation Biorefining Scheme. Journal of Wood

Chemistry and Technology. 36 (3): 211-223. 2016

Valorización de la fracción líquida hemicelulósica

(xilosa) a través de la formación de furfural (2/2)

Temperature (ºC)

180 190 200 210 220 230 240

(g

/10

0 g

) /

ºC

-20

-10

0

10

20

ArabinoseGlucoseXyloseAcetic acidFurfuralMHF

Eucalyptus Globulus

• Ο

Δ

Furfural obtained with respect original xylan in raw material (%)

0 5 10 15 20 25 30

Te

mp

era

ture

(ºC

)

170

180

190

200

210

220

230

240

Eucalyptus Globulus

Wheat Straw

Valorización de la fracción sólida vía energía directa u

obtención de hidrógeno vía pirólisis o gasificación (1/2)

García, A., Ariza, J. , Díaz, M.J. Effect of the previous

composting on volatiles production during biomass

pyrolysis. The Journal Of Physical Chemistry Part A. 9

(1): 1-8. 2012

García, A., Ariza, J. , Conesa, J.A., Díaz, M.J. Kinetic

study on the thermal degradation of a biomass and its

composts: Composting effect on hydrogen production.

Fuel. 89 (2) : 462- 473. 2012.

M.J. Feria, J.C. García, M.J. Díaz, G. Garrote, F. López.

Optimization the soda-AQ process for cellulose pulp production

and energy content of black liquor from L. leucocephala K360.

Bioresource Technology. 120: 173-179. 2014.

López. F.; Feria-Infante, M.J.; García-Domínguez, J.C.; García-

Domínguez, M.T.; Díaz. M.J. Biorrefinering Of Leucaena

Leucocephala. Energy Optimization Of The Black Liquor And

Polysaccharide Fractions. Cellulose Chemistry and Technology.

49 (9-10): 77- 85. 2015.

Valorización de la fracción sólida vía energía directa u

obtención de hidrógeno vía pirólisis o gasificación (2/2)