Progress and Prospects in the Field of Biomass and Waste to Energy and Added-Value Materials

Abstract

International audienceThis paper reports the conclusions of the three panel discussions held during the WasteEng2016 Conference in Albi, France (http://www.wasteeng2016.org/). It explores the research and development trends aiming at the production of energy and added value materials from waste and/or biomass. Three approaches are investigated: thermochemical conversion (Panel chairs: M. Castaldi, J.M. Lavoie, C. Vandecasteele), biochemical conversion (Panel chairs: J. Legrand, P.T. Vasudevan, W. Verstraete) and, sustainable construction and energy storage (Panel chairs: J. van Deventer, Y. Pontikes, X. Py). The thermochemical conversion session addressed feedstock, technologies for energy recovery and material recycling, gas cleaning and the marketplace. It is shown that combustion (WtE) is the leading technology and that also much research is devoted to gasification and pyrolysis. The biochemical conversion session noted the ability to yield products applied to different sectors such as food and feed, chemical, biofuels, biomaterials and many others. Innovation oriented towards better exploitation of the existing biocatalytic activity of known enzymes and microbes is also discussed. Recycling of solid and liquid waste received substantial focus in construction. Materials for thermal energy storage from waste are considered a promising use of recycled materials. The paper also shows how entrepreneurs introducing new technology have to work with both technical and commercial uncertainty, which renders investment into new technology a high risk. Finally, this paper identifies, in the three sections developed below, the trends for ongoing research and highlights the direction where the research is trending from this point forward

Generación de Energía a partir de Residuos Sólidos Urbanos. Estrategias Termodinámicas para Optimizar el Desempeño de Centrales Térmicas

“…La incineración de RSU es el método más usado entre los procesos termoquímicos, esto se debe a que tiene la capacidad de procesar residuos con composición heterogénea (Castaldi et al, 2017). Sin embargo, este proceso se da a altas temperaturas, lo que favorece la emisión de sustancias con grave impacto en el ambiente y la salud pública, tales como NOx, SOx, HCl, CO, MP, PCDDs y PCDFs, donde se destacan las PCDDs y PCDFs por sus propiedades físico-químicas y por ser clasificados como agentes cancerígenos (Castaldi et al, 2017;García, Vaca, y Talero, 2013;Ibarluzea y Basterretzea, 2004;Kumar y Samadder, 2017a).…”

“…La incineración de RSU es el método más usado entre los procesos termoquímicos, esto se debe a que tiene la capacidad de procesar residuos con composición heterogénea (Castaldi et al, 2017). Sin embargo, este proceso se da a altas temperaturas, lo que favorece la emisión de sustancias con grave impacto en el ambiente y la salud pública, tales como NOx, SOx, HCl, CO, MP, PCDDs y PCDFs, donde se destacan las PCDDs y PCDFs por sus propiedades físico-químicas y por ser clasificados como agentes cancerígenos (Castaldi et al, 2017;García, Vaca, y Talero, 2013;Ibarluzea y Basterretzea, 2004;Kumar y Samadder, 2017a). Los incineradores a gran escala más usados para procesar los RSU, suelen ser calderas de parrilla móvil bajo regímenes de combustión directa, las cuales operan con aire primario (superior al estequiométrico), y aire secundario para garantizar la oxidación del material sólido carbonoso, por lo que alcanzan temperaturas en torno a los 1.500 K (Yu, Ma, y Liao, 2010).…”

“…Yang, Sharifi, y Swithenbank (2007) plantean modificar el régimen de operación de los sistemas tradicionales basados en combustión a condiciones sub-estequiométricas, reduciendo el aire primario entre un 50% y 60%. Este modo de operación reduce el material particulado y los metales pesados evaporados en la corriente de gases, se obtienen menores temperaturas en el lecho y por tanto menor formación de NOx, MP, SOx, PCDDs y PCDFs, y disminuye la tendencia a fusión de las cenizas (Castaldi et al, 2017). Estos aspectos reducen los costos de operación y mantenimiento de las plantas.…”

“…El proceso de gasificación, conocido como oxidación parcial de sólidos carbonosos, transformará los RSU en una mezcla de especies gaseosas formada principalmente por CO, CO2, H2, CH4, H2O, y N2. El gas será oxidado con el aire secundario buscando aumentar la eficiencia de combustión global, y reduciendo los impactos ambientales negativos, asociados a la formación de emisiones contaminantes, por lo que se considera un proceso más sostenible que la incineración (Arena, 2012;Castaldi et al, 2017;Luz et al, 2015). En las calderas de parilla móvil la transformación termoquímica del sólido se desarrolla de modo similar al lecho fijo, donde los principales sub-procesos son el secado, la devolatilización, la oxidación y la reducción (Yang et al, 2007;Yu et al, 2010).…”

Biodiesel production from waste cooking oil selecting a solid catalyst derived from activated coconut coir

“…Much has been reported related to the production of energy and value-added products from wastes and biomass [1]. At present, world's energy needs are met mainly through petroleum, coal and natural gas, which are limited sources.…”