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Mecanismos de formación de ensuciamiento (fouling) y de formación de escorias (slagging) en combustión de carbón y cocombustión de carbón y biomasa

Los fenómenos conocidos como escorificación (slagging) y ensuciamiento (fouling) suponen un gran problema operativo en las plantas de combustión de carbón para la producción de energía eléctrica. Las soluciones convencionales a este problema resultan insuficientes cuando la combustión se realiza en calderas de diseño avanzado, con quemadores de bajo NOx, que suponen zonas de combustión subestequiométrica donde los distintos minerales de la materia orgánica del carbón alcanzan la pared de la caldera sin estar completamente oxidados. Esta línea de investigación se dedica al conocimiento de la evolución de la materia mineral del carbón en ese entorno químico, su influencia en los puntos de fusión de las escorias y de cómo éstas ocasionan una alta incidencia de corrosión en las superficies de intercambio de calor, especialmente en el caso de la pirita.  Dentro de esta línea, se estudia la influencia del aumento del ensuciamiento en combustión de carbón y biomasa sobre distintos aceros y aleaciones. La cocombustion conlleva la deposición simultánea de sulfuro de hierro y aluminosilicatos procedentes del carbón, con sales alcalinas (con alto poder fundente) y halógenas (con gran potencial corrosivo) de la materia inorgánica de la biomasa, especialmente procedentes de ciclos biológicos cortos. Las principales técnicas instrumentales para estos estudios son la calorimetría diferencial de barrido, la microscopía electrónica de barrido y la difracción de rayos X.

Sorbentes regenerables para la captura de mercurio

El mercurio es un importante contaminante entre los metales tóxicos emitidos al aire debido a su volatilidad, persistencia y bioacumulación en el medioambiente y su impacto sobre el sistema neurológico. De entre las fuentes de emisión de Hg de origen antropogénico la que contribuye en mayor medida es la combustión de combustibles fósiles, principalmente el carbón. De acuerdo con los últimos registros de emisiones, recopilados por la Agencia Europea del Medioambiente, España es el tercer país de los 27 comunitarios (EU27) en emisiones de mercurio, principalmente debido a las centrales térmicas de carbón.

La retención del mercurio en su forma elemental a escala industrial, mediante la inyección de carbón activado, produce una gran cantidad de residuos peligrosos. Por este motivo, en el Grupo de Investigación “Procesos Químicos Avanzados” se ha dado un paso innovador en el desarrollo de los sorbentes regenerables basados en oro. Estos sorbentes son capaces de capturar mercurio elemental, ya que se basan en la capacidad del oro elemental (Au0) para amalgamarse con el mercurio. En este sentido, se ha desarrollado un nueva metodología sencilla de producción de nanopartículas de oro sobre soportes carbonosos estructurados. Esta metodología permitiría llevar a cabo la deposición de oro en condiciones de sostenibilidad, dado que se consumiría exclusivamente la fuente de oro, como único producto químico, y no habría, prácticamente, producción de residuos de proceso tras la retención del mercurio.

Materiales carbonosos para aplicaciones tecnológicas

Esta línea de investigación se ha centrado en el desarrollo de materiales carbonosos y sus aplicaciones tecnológicas en el área de la descontaminación de efluentes gaseosos. Se han preparado adsorbentes carbonosos a partir de precursores de diversos tipos: carbón, inquemados de cenizas volantes y biomasa,  siempre con el objetivo de obtener materiales baratos y con las propiedades adecuadas para la retención de especies volátiles, tanto inorgánicas (NOx, SO2) como orgánicas (COV).