I3A - Instituto de Investigación en Ingeniería de Aragón

El I3A
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Edificio I+D+i
El I3A
Universidad de Zaragoza
GPTGrupo de Procesos Termoquímicos
http://gpt.unizar.es

El Grupo de Procesos Termoquímicos (GPT), desarrolla su actividad en el seno del Instituto de Investigación en Ingeniería de Aragón (I3A), uno de los institutos de investigación de la Universidad de Zaragoza.

Desde la fundación del grupo, en 1983, su actividad se ha centrado principalmente en la valorización de residuos mediante procesos termoquímicos. Estos procesos engloban principalmente la gasificación, pirólisis y combustión y son procesos muy importantes, tanto desde el punto de vista de generación de energía o de productos con alto valor añadido, como de valorización y eliminación de residuos. Además, el grupo ha desarrollado a lo largo de estos años otras líneas de investigación complementarias, como el aprovechamiento de residuos agroforestales en procesos de pasteado y producción de celulosa, papel y subproductos valiosos, o el proceso de obtención de biodiesel.

Asimismo, el grupo ha desarrollado una extensa actividad investigadora en el desarrollo de modelos cinéticos para procesos de combustión en fase gaseosa. Estos modelos están disponibles para su consulta y utilización en la página web del grupo (http://gpt.unizar.es).

El objetivo principal de nuestra actividad investigadora es el de contribuir al conocimiento científico de estos procesos, así como al de efectuar el desarrollo tecnológico a escalas de planta piloto y de demostración en aquellos casos en que sea viable. Por lo tanto, también se tiene como objetivo el diseño y la optimización de procesos, tanto desde puntos de vista de eficiencia y viabilidad económica, como desde el punto de vista medioambiental, y el de la seguridad. Para ello, se llevan a cabo tanto estudios experimentales como de modelado de procesos.

Línea de Investigación

Procesos y Reciclado

Pirólisis y gasificación

Desarrollo de tecnologías, basadas en procesos termoquímicos, que puedan aplicarse a escala industrial para la producción de energía y/o compuestos químicos valiosos a partir de biomasa, mediante...

Desarrollo de tecnologías, basadas en procesos termoquímicos, que puedan aplicarse a escala industrial para la producción de energía y/o compuestos químicos valiosos a partir de biomasa, mediante la combinación de gasificación con sistemas de acondicionamiento y limpieza del gas producto. En lo concerniente a las tecnologías de pirólisis, se están explorando diferentes estrategias, todas ellas destinadas a mejorar la densidad energética y las propiedades combustibles de diversos materiales que pueden ser susceptibles de valorización como biocombustibles.

Combustión y reducción de emisones de contaminantes (NOx, SOx, hollín,…)

La reducción de NOx originado en procesos de combustion y la minimización de otros contaminantes (SOx, hollín,…) es investigada con el objetivo de desarrollar tecnologías de combustión más limpias...

La reducción de NOx originado en procesos de combustion y la minimización de otros contaminantes (SOx, hollín,…) es investigada con el objetivo de desarrollar tecnologías de combustión más limpias y eficientes. Además, la conversión de hidrocarburos y compuestos oxigenados de interés en procesos termoquímicos es también objeto de estudio, con el fin de encontrar productos que puedan ser combustibles de origen renovable, alternativos a los fósiles y, por lo tanto, más adecuados desde el punto de vista medioambiental.

Desarrollo de modelado cinético detallado de procesos de combustión

El desarrollo de modelos cinéticos para procesos de combustión se encuentra directamente relacionado con la línea de investigación inmediatamente anterior. Los modelos cinéticos ayudan a entender...

El desarrollo de modelos cinéticos para procesos de combustión se encuentra directamente relacionado con la línea de investigación inmediatamente anterior. Los modelos cinéticos ayudan a entender los mecanismos de reacción que tienen lugar en distintos procesos de combustión, y son una herramienta útil a la hora de establecer estrategias adecuadas para la minimización de contaminantes y la mejora de los procesos de combustión.

Eliminación y valorización de residuos industriales y agroforestales

La actividad relacionada con esta línea de investigación se encuentra enfocada en la búsqueda de maneras adecuadas para valorizar distintos residuos industriales y agroforestales. El grupo ha...

La actividad relacionada con esta línea de investigación se encuentra enfocada en la búsqueda de maneras adecuadas para valorizar distintos residuos industriales y agroforestales. El grupo ha trabajado con diversos materiales tanto en el pasado como en la actualidad. Entre ellos cabe destacar: licores agotados de la industria papelera (lejías negras), lodos de depuradora, neumáticos usados, plásticos, harinas cárnicas y residuos agrícolas. Actualmente, la investigación con lodos de depuradora sigue activa, y otros residuos están siendo investigados, incluyendo el Combustible Derivado de Residuos (CDR) obtenido a partir de RSU.

Producción y conversion de biocombustibles (biodiesel, bio-hidrógeno, bio-oil, bio-char, etc.)

El interés en diversos biocombustibles comprende un amplio intervalo de actividades y líneas de investigación dentro del GPT. La producción de biodiesel es objeto de estudio al buscar materias...

El interés en diversos biocombustibles comprende un amplio intervalo de actividades y líneas de investigación dentro del GPT. La producción de biodiesel es objeto de estudio al buscar materias primas alternativas para el proceso, tanto de origen vegetal como animal. La mejora de propiedades del biodiesel producido también es otro de los objetivos perseguidos. Para ello, se están planteando diversas estrategias, incluyendo el desarrollo de una herramienta predictiva de dichas propiedades al utilizar diversas materias primas. La investigación en hidrógeno se centra en el desarrollo de catalizadores para procesos de reformado de compuestos oxigenados con vapor de agua. Finalmente la conversión de biocombustibles se estudia en los distintos procesos termoquímicos.

Proyectos Clave

GreenCarbon

Advanced Carbon Materials from Biowaste: Sustainable Pathways to Drive Innovative Green Technologies: The main objective of our proposed Innovative Training Network is to develop new scientific...

Advanced Carbon Materials from Biowaste: Sustainable Pathways to Drive Innovative Green Technologies: The main objective of our proposed Innovative Training Network is to develop new scientific knowledge, capability, technology, and commercial products for biomass-derived carbons (BCs); thus impacting the way that Europe uses and innovates with sustainable carbon materials.

This will be accomplished through outstanding research and training programmes for fourteen early-stage researchers (ESRs). Our proposed research programme is feasible given the varied expertise and knowledge of the academic and industrial participants. We expect that GreenCarbon will improve our ability to rationally design a range of functionalised BC-derived materials using different individual and synergistically coupled processes and expand their practical applications.

IP = Joan Manya.

Procesos y Reciclado

WASTE2FUELS - Sustainable production of next generation biofuels from waste streams
Responsible (U. Zaragoza): M. Uxue Alzueta
 
Funded by: European Union, H2020
 
Description: Sustainable...
Responsible (U. Zaragoza): M. Uxue Alzueta
 
Funded by: European Union, H2020
 
Description: Sustainable production of next generation biofuels from waste streams: WASTE2FUELS aims to develop next generation biofuel technologies capable of converting agrofood waste (AFW) streams into high quality biobutanol.
 
The main WASTE2FUELS innovations include: Development of novel pretreatment methods for converting AFW to an appropriate feedstock for biobutanol production thus dramatically enlarging current available biomass for biofuels production, Genetically modified microorganisms for enhancing conversion efficiencies of the biobutanol fermentation process, Coupled recovery and biofilm reactor systems for enhancing conversion efficiencies of Acetone-Butanol-Ethanol fermentation.
 
Development of new routes for biobutanol production via ethanol catalytic conversion, Biobutanol engine tests and ecotoxicological assessment of the produced biobutanol, Valorisation of the process by-products, Development of an integrated model to optimise the waste-to-biofuel conversion and facilitate the industrial scale-up, Process fingerprint analysis by environmental and techno-economic assessment and Biomass supply chain study and design of a waste management strategy for rural development.
 
 
Period: 2015-2018.
COST Action CM1404 – Chemistry of Smart Energy Carriers and Technologies (SMARCATS)
Responsable (U. Zaragoza): M. Uxue Alzueta Coordinadora: Mara de Joannon – Istituto de Ricerche sulla Combustione IRC-CNR, Nápoles (Italia)
 
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Responsable (U. Zaragoza): M. Uxue Alzueta Coordinadora: Mara de Joannon – Istituto de Ricerche sulla Combustione IRC-CNR, Nápoles (Italia)
 
Entidad financiadora: COST (Cooperación Europea en Ciencia y Tecnología).
 
Descripción: La acción COST "Chemistry of Smart Energy Carriers and Technologies" (SMARCATS, CM1404) tiene por objetivo la creación de una red europea de centros académicos y de investigación e industrias clave, de alrededor de 25 países europeos, para promocionar el uso de vectores de energía idóneos a gran escala de modo que se pueda incrementar la flexibilidad en el uso de combustibles y la eficiencia en la producción de energía, todo ello asegurando el mínimo impacto medioambiental.
 
Período: 2015-2019
Estudio de estrategias de valorización de materia orgánica residual basadas en pirólisis
Responsable (U. Zaragoza): Gloria Gea
 
Entidad financiadora: Ministerio de Economía y Competitividad (MINECO), CTQ2013-47260-R
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Responsable (U. Zaragoza): Gloria Gea
 
Entidad financiadora: Ministerio de Economía y Competitividad (MINECO), CTQ2013-47260-R
 
Descripción: En este proyecto se plantea la combinación de la digestión anaerobia y posterior tratamiento del digestato, basado en pirólisis, como posible vía para la valorización integral de lodos de depuradora y purines. Este tratamiento permitiría reducir en gran medida el volumen del residuo, recuperar parte de su energía, al mismo tiempo que los nutrientes que contienen, nitrógeno y fósforo. Se requiere avanzar en la mejora de las propiedades de los productos para su posible aprovechamiento energético y/o como materia prima para la obtención de productos de interés industrial, y avanzar en tecnologías que permitan recuperar la energía contenida en las corrientes del proceso para aprovecharlas en otras etapas del tratamiento, con el fin de lograr su rentabilidad desde un punto de vista energético.
 
Período: 2014-2016.
Aprovechamiento de compuestos de base lignínica como aditivos de biocombustibles
Responsable (U. Zaragoza): José Luis Sánchez
 
Entidad financiadora: Ministerio de Economía y Competitividad (MINECO), ENE2013-41523...
Responsable (U. Zaragoza): José Luis Sánchez
 
Entidad financiadora: Ministerio de Economía y Competitividad (MINECO), ENE2013-41523-R
 
Descripción: El biodiesel es un biocarburante renovable cuyas propiedades deben ser mejoradas mediante aditivos, que normalmente tienen un alto precio y carácter no renovable. En este proyecto se estudia la producción de un aditivo que mejore la estabilidad a la oxidación producido a partir de lignina, que es el segundo polímero natural más abundante tras la celulosa, y único que tiene naturaleza fenólica. Como materias primas se están utilizando bio-oil de pirólisis de biomasa y lejía negra obtenida como subproducto de la producción de pasta de papel por digestión de paja de cereal mediante el proceso a la soda.
 
Periodo: 2014-2017.
Estudio del efecto del sulfuro de hidrógeno en procesos de combustión de diferentes mezclas gaseosas y su impacto sobre las emisiones contaminantes
Responsable (U. Zaragoza): M. Uxue Alzueta
 
Entidad financiadora: Ministerio de Economía y Competitividad (MINECO), CTQ2015-65226/...
Responsable (U. Zaragoza): M. Uxue Alzueta
 
Entidad financiadora: Ministerio de Economía y Competitividad (MINECO), CTQ2015-65226/PPQ
 
Descripción: Mediante estudios tanto experimentales como de modelado cinético-químico se plantea conocer el efecto de la presencia de sulfuro de hidrógeno sobre la combustión de hidrocarburos, así como sobre la formación de contaminantes.
 
Período: 2016-2018.
BRISK - Biomass Research Infrastructure for Sharing Knowledge
Responsable (U. Zaragoza): Jesús Arauzo
 
Entidad financiadora: UE (7º Programa Marco) – Ref. 284498 Líder del consorcio: Kungliga...
Responsable (U. Zaragoza): Jesús Arauzo
 
Entidad financiadora: UE (7º Programa Marco) – Ref. 284498 Líder del consorcio: Kungliga Tekniska Högskolan (Sweden)
 
Descripción: El Grupo de Procesos Termoquímicos es uno de los 26 socios que constituyen este consorcio, financiado dentro del 7º Programa Marco de la Unión Europea. BRISK es una iniciativa de 4 años que abre las puertas a la utilización de una amplia variedad de infraestructuras de investigación mediante la fórmula de Acceso Transnacional, permitiendo la realización temporal de experimentos en dichas instalaciones a investigadores externos e internos al consorcio. Por ello, la principal actividad de BRISK es la de financiar a investigadores de cualquier país de la UE y otros asociados y elegibles para llevar a cabo actividades de investigación en cualquiera de las instalaciones ofrecidas por los 26 socios. El presupuesto global del consorcio es de 10,84 millones de €, de los cuales se encuentran financiados por la UE un total de 8,9 millones de €.Para más información, se puede consultar la página web del consorcio: http://www.briskeu.com.
 
Periodo: 2011-2015
Mejora de los procesos de gasificación para la utilización de residuos sólidos urbanos

Responsable (U. Zaragoza): Rafael Bilbao

Entidad financiadora: Ministerio de Ciencia e Innovación (MICINN,Subprograma...

Responsable (U. Zaragoza): Rafael Bilbao

Entidad financiadora: Ministerio de Ciencia e Innovación (MICINN,Subprograma INNPACTO, Ref. IPT-310000-2010-0014) Instituciones: Universidad de Zaragoza; URBASER S.A.

Descripción: El objetivo de este proyecto es el desarrollo experimental de la tecnología de gasificación para distintas fracciones de los residuos sólidos urbanos a escala de planta piloto, para la producción de gas de síntesis de alta calidad.

Periodo: 2010-2013

Programa CENIT: Consorcio BIOSOS – Biorefinería Sostenible

Responsable (U. Zaragoza): Jesús Arauzo

Entidad financiadora: CARBUROS METALICOS, S.A. (AIR PRODUCTS) Líder del...

Responsable (U. Zaragoza): Jesús Arauzo

Entidad financiadora: CARBUROS METALICOS, S.A. (AIR PRODUCTS) Líder del consorcio: ABENGOA, S.A

Descripción: El objetivo principal de este consorcio es el desarrollo de tecnologías para el diseño integral de conceptos de biorefinería, mediante la combinación de la generación de energía y la manufactura de diversos bioproductos. Esta estrategia debe de ser sostenible desde distintos puntos de vista, tanto económicos, como medioambientales y también sociales. Por ello, las diferentes soluciones propuestas se evalúan desde todos estos aspectos, garantizando que las tecnologías desarrolladas son sostenibles y económicamente viables.

Periodo: 2009 -2013

COST Action CM0901 – Detailed Chemical Kinetic Models for Cleaner Combustion

Responsable (U.Zaragoza): María U. Alzueta

Entidad financiadora: COST (Cooperación Europea en Ciencia y Tecnología)...

Responsable (U.Zaragoza): María U. Alzueta

Entidad financiadora: COST (Cooperación Europea en Ciencia y Tecnología) Líder del consorcio: Laboratoire des Reactions et de Genie des Procèdes (CNRS-LRGP, France)

Descripción: El GPT es miembro del Comité de Gestión de la Acción COST CM0901. El objetivo principal de esta Acción COST es el de promover el desarrollo de procesos de combustión más limpios y eficientes a través del diseño e implementación de modelos cinéticos químicos mejor definidos y más precisos. Se trata de una iniciativa de 4 años de duración con una dimensión económica de las actividades desarrolladas en el seno de la acción estimada en alrededor de 84 millones de €. La Acción empezó en Marzo de 2010 y finalizó en Abril de 2013. Puede encontrarse información adicional en el siguiente enlace: http://cost.ensic.univ-lorraine.fr/cost

Periodo: 2010-2013

Diseño, construcción y operación de un gasificador de biomasa de 700 kWe
Responsable: Jesús Arauzo
Financiado por: TAIM - Weser
Descripción: Este proyecto se deriva de otro anterior, “...
Responsable: Jesús Arauzo
Financiado por: TAIM - Weser
Descripción: Este proyecto se deriva de otro anterior, “gasificación de fango de EDAR y compost en una planta piloto de lecho fluidizado”, financiado por el Ministerio de Medio Ambiente. La colaboración entre TAIM-Weser y el GPT se tradujo en un contrato para el diseño, construcción y operación de un gasificador downdraft a escala comercial de 700 kWe, actualmente en operación cerca de 7000 h/año y compercializado por TAIM-Weser.
 
Periodo: 2001 – 2006.
Diseño y construcción de una planta de gasificación de lodos de depuradora a escala de demostración con recuperación de energía

Investigador Responsable: Jesús Arauzo

Entidad financiadora: CADAGUA, S.A. Instituciones: Universidad Zaragoza.

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Investigador Responsable: Jesús Arauzo

Entidad financiadora: CADAGUA, S.A. Instituciones: Universidad Zaragoza.

Descripción: CADAGUA es una compañía líder en el Mercado español de ingeniería y construcción de instalaciones de tratamiento de aguas, aguas residuals e instalaciones de desalación por ósmosis reversa. Dadas las enormes cantidades de lodos de depuradora que se generan en los tratamientos de aguas residuals, la compañía contactó con el GPT para desarrollar una tecnología de gasificación a escala de demostración/semi-industrial para la valorización de lodos de depuradora. Este contacto fructificó en una colaboración conjunta con financiación de CADAGUA para el diseño y construcción de un gasificador de lecho fluidizado con una capacidad de procesamiento de hasta 100 kg/h de lodo de depuradora desecado.

Periodo: 2000-2001

Gas clean production from biomass

Responsable (UNIZAR): Jesús Arauzo.

Financiado por: R.I.T.E. (Japan). Participantes: Universidad Zaragoza, NREL,...

Responsable (UNIZAR): Jesús Arauzo.

Financiado por: R.I.T.E. (Japan). Participantes: Universidad Zaragoza, NREL, University of Hawai, CCUJ Foundation, AIST National Institute, Hiroshima Universty, The Chugoku Electric Power Co., Inc

Descripción: Proyecto de investigación conjunta internacional que permitió desarrollar un protocolo para alquitranes destinado a efectuar una adecuada limpieza del gas product en gasificadores de biomasa. Desarrollo de catalizadores eficientes para el craqueo de alquitranes..

Periodo: 2002 – 2004

Transferencia Tecnológica

Gasificador downdraft
El desarrollo de un gasificador downdraft a escala comercial fue un ejemplo de caso exitoso de transferencia de tecnología para el GPT.
 
El gasificador de 700 kWe fue...
El desarrollo de un gasificador downdraft a escala comercial fue un ejemplo de caso exitoso de transferencia de tecnología para el GPT.
 
El gasificador de 700 kWe fue diseñado y construido en colaboración con TAIM-TFG (actualmente TAIM-WESER), y actualmente es comercializado por esta compañía. Se trata de una tecnología robusta que permite garantizar una operación estable y continua de alrededor de 7000 h/año, con relativamente poco mantenimiento y que permite entregar energía eléctrica a la red.
Libro de papel sintético impermeable y sumergible y su método de realización
Inventores: Arauzo Pérez, Jesús, Gea Villanueva Miguel, Mir Bel Jorge, Manzanares Guallar, Fernando, Bimbela Serrano Fernando, Latorre Forcén, Sergio, Laguna Edroso Juan Ángel, Egido...
Inventores: Arauzo Pérez, Jesús, Gea Villanueva Miguel, Mir Bel Jorge, Manzanares Guallar, Fernando, Bimbela Serrano Fernando, Latorre Forcén, Sergio, Laguna Edroso Juan Ángel, Egido Martínez, Rafael. PCT/ES2004/000197.
 
La presente invención se refiere a un libro impreso de papel sintético impermeable, sumergible e imprimible por una o ambas caras, lavable, con un grosor y gramaje de página semejante al de los libros de papel convencional, con características de alta resistencia a la abrasión y a la oxidación, flexibilidad y durabilidad, y a su método de realización que incorpora el nuevo soporte de papel sintético y una cola específica aplicable en frío y que emplea un mayor tiempo de secado.
Procedimiento para convertir la fracción CDR en un gas de síntesis.
Inventores: Bilbao Duñabeitia, Rafael; Arauzo Pérez, Jesús María; Guerrero Álvarez, Marta; Gala Buro, Alberto Jesús; Artigas Ayala, Alfonso; Fernández Giménez, Eduardo. PCT/...
Inventores: Bilbao Duñabeitia, Rafael; Arauzo Pérez, Jesús María; Guerrero Álvarez, Marta; Gala Buro, Alberto Jesús; Artigas Ayala, Alfonso; Fernández Giménez, Eduardo. PCT/ES2014/070302. Urbaser, SA.
 
La presente invención se refiere a un procedimiento para la obtención de un gas de síntesis a partir de residuos sólidos urbanos (RSU) y, más particularmente, de su fracción denominada combustible derivado de residuos (CDR). El procedimiento comprende una etapa de gasificación en lecho fluidizado burbujeante a presión atmosférica y temperaturas en el intervalo de 750º C a 850º C, utilizando aire enriquecido con oxígeno como agente gasificante, y una etapa de limpieza y acondicionamiento del gas de síntesis en caliente, basada principalmente en la utilización de un reactor de reformado catalítico que comprende un lecho formado por un catalizador metálico, que opera a una temperatura entre 750º C y 850º C, donde se lleva a cabo el proceso endotérmico de reformado con vapor de agua de los alquitranes y otros hidrocarburos.
Aditivo Biodegradable para Biodiesel
Inventores: Arauzo Pérez, Jesús, Gonzalo Callejo Alberto, Sánchez Cebrián José Luis, García Rodríguez Manuel, Botella Abad Lucía. ES2503990.
 
Esta...
Inventores: Arauzo Pérez, Jesús, Gonzalo Callejo Alberto, Sánchez Cebrián José Luis, García Rodríguez Manuel, Botella Abad Lucía. ES2503990.
 
Esta invención se refiere a un procedimiento de obtención de un aditivo biodegradable para biodiésel. El procedimiento comprende una etapa de mezcla de bio-oil, biodiésel y un disolvente.
Esferas de Estructuras Reticulares Covalentes Orgánicas funcionalizadas
Inventores: Carcelén Verónica, Cuellas David, Gil Eva, Ramón Miguel, Zamora Félix, Arauzo Jesús. P201530503.
 
Empresa/s que la están...
Inventores: Carcelén Verónica, Cuellas David, Gil Eva, Ramón Miguel, Zamora Félix, Arauzo Jesús. P201530503.
 
Empresa/s que la están explotando: Abengoa, SA.
Estructuras reticulares covalentes Orgánicas basadas en Heterociclos nitrogenados aromáticos
Inventores: Carcelén Verónica, Cuellas David, Corral, Juan José, Gil Eva, Ramón Miguel, Zamora Félix, Arauzo Jesús. P201530590.
 
Empresa/s...
Inventores: Carcelén Verónica, Cuellas David, Corral, Juan José, Gil Eva, Ramón Miguel, Zamora Félix, Arauzo Jesús. P201530590.
 
Empresa/s que la están explotando: Abengoa, SA.
Procedimiento para la eliminación de colorantes orgánicos de efluentes industriales
Inventores: Herrero Pizarro Alejandro, Monsalvo Víctor Manuel, Torija Irene, Arauzo Jesús. P201530944.
 
Empresa/s que la están explotando...
Inventores: Herrero Pizarro Alejandro, Monsalvo Víctor Manuel, Torija Irene, Arauzo Jesús. P201530944.
 
Empresa/s que la están explotando: Abengoa Water, SLU.
Catalizador y su uso en depuración de aguas contaminadas
Inventores: Herrero Pizarro Alejandro, Monsalvo Víctor Manuel, Torija Irene, Arauzo Jesús. P201630227.
 
Empresa/s que la están explotando...
Inventores: Herrero Pizarro Alejandro, Monsalvo Víctor Manuel, Torija Irene, Arauzo Jesús. P201630227.
 
Empresa/s que la están explotando: Abengoa Water, SLU.
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