Diseño y optimización de plantas de oxidación en agua supercríticaAplicación a residuos agroalimentarios

Resumen

La Oxidación en Agua Supercrítica (OASC) ha sido empleada desde sus orígenes para la eliminación de una amplia gama de residuos de forma exitosa. Desde su desarrollo en los años 80, existen varias compañías que comercializan la tecnología OASC como solución para el tratamiento de desechos de todo tipo. Pero su implantación industrial se ha llevado a cabo gradualmente y aún es escasa, siendo necesarias más investigaciones en diferentes direcciones para solventar los problemas derivados de la operación en condiciones de elevada presión y temperatura. En la presente tesis doctoral, se trabaja con diferentes sistemas de OASC a escala de laboratorio y piloto para estudiar nuevas mejoras tecnológicas que permitan facilitar la operación de este tipo de plantas. A escala piloto se han implementado y analizado diferentes medidas que afectan a varias de las etapas del proceso. Por un lado, se ha propuesto un método alternativo para conseguir la despresurización del sistema mediante un conjunto de coils. Por otro lado, en el reactor, se han estudiado dos métodos para controlar el desarrollo de las reacciones y evitar que se alcancen temperaturas demasiado altas que puedan afectar a la integridad mecánica de los materiales: las inyecciones de agua de atemperación y la adicción de oxidante bifurcado, son dos estrategias que se pueden usar de forma independiente para controlar la evolución de las reacciones. En cuanto a la etapa de arranque de las plantas OASC, para intentar reducir la elevada demanda energética que se requiere en este momento puntual, se ha propuesto una nueva estrategia basada en un arranque estático para reducir la potencia y el tiempo necesarios. Además, se ha aplicado la tecnología al tratamiento del residuo acuoso procedente de la fabricación del aceite de oliva, el alpechín, y a residuos de gran contenido en sólidos, en este último caso, en la planta piloto de la Universidad de Duke en EE.UU. A escala de laboratorio los esfuerzos se han centrado en el diseño y construcción de un nuevo concepto de reactor para el tratamiento de residuos de alta concentración, a la vez que se genera una corriente de agua en condiciones supercríticas con un gran potencial energético. Mediante la circulación de agua en contracorriente por una carcasa externa que envuelve al reactor, se disipa parte de la energía producida que puede ser destinada a uso energético. Finalmente, en muchos de los trabajos realizados, las herramientas de simulación han jugado un papel importante. Por una parte, se ha desarrollado un modelo transitorio del reactor de la planta piloto para estudiar los fenómenos dependientes del tiempo que pueden tener lugar. Y por otra, se ha construido un modelo en estado estacionario del reactor de carcasa, que ha sido de gran utilidad tanto para la fase de diseño de este nuevo concepto de reactor, como para predecir su comportamiento en condiciones de operación diferentes a las estudiadas.