Evaluation of the potential as biofuels of species developed in contaminated soils

Resumen

La demanda mundial de producción de energía primaria aumenta cada vez más, y para hacer frente a esta demanda y al mismo tiempo abordar los problemas de protección del medio ambiente, la Unión Europea ha fijado dentro de la "Estrategia Europa 2020" el objetivo de aumentar la proporción de energías renovables al 20 %. Esto ha llevado a la necesidad de desarrollar medidas apropiadas para alcanzar los correspondientes medioambientales, principalmente la sustitución progresiva de los combustibles fósiles tradicionales por los de origen biológico: materiales y residuos de origen agrícola y ganadero como residuos vegetales y estiércoles de animales, subproductos de la industria agroalimentaria, y residuos urbanos. En este contexto, los procesos de fitoestabilización de suelos contaminados, que buscan la recuperación de estos suelos mediante el establecimiento de una cubierta vegetal autóctona y autosuficiente para reducir el riesgo de transferencia incontrolada de contaminantes al medio ambiente, pueden proporcionar biomasa vegetal útil para la producción de (bio)energía. Esto puede considerarse una opción adecuada y respetuosa con el medio ambiente para contribuir a lograr la cuota de energía renovable deseada. El objetivo de esta Tesis fue proporcionar información relevante, actualizada y útil sobre el potencial de producción de bioenergía de las especies vegetales que se utilizan para la recuperación de suelos contaminados con elementos traza mediante fitoestabilización. Los objetivos parciales fueron: - Revisar las principales técnicas de producción de energía; - Determinar las características de las especies vegetales utilizadas para los diferentes bio-combustibles; - Identificar especies vegetales locales con características compatibles con la producción de bioenergía que, al mismo tiempo, puedan tolerar altos niveles de elementops traza en los suelos donde se cultivan; - Revisar el potencial de las especies vegetales que crecen espontáneamente en sitios contaminados para la recuperación de suelos contaminados mediante fitoextracción y fitoestabilización; - Determinar el potencial de producción térmica y de biogás de estas especies para definir su utilidad para la producción de bioenergía. Esta Tesis Doctoral desarrolla una metodología que combina trabajo de investigación, análisis de datos bibliográficos, modelización e identificación, pruebas experimentales y difusión de resultados. El trabajo que se presenta en la presente memoria de Tesis Doctoral se divide en tres partes: 1. Revisión de las características químicas y bioenergéticas de los biocarburantes, las principales técnicas y procesos para su producción, así como las características de las distintas materias primas; 2. Recopilación de las técnicas naturales para la recuperación de suelos contaminados con elementos traza, centrada en la fitorremediación y el uso de la biomasa derivada para la obtención de bioenergía; 3. Evaluación de las características químicas y físicas de la biomasa de plantas que crecen espontáneamente en suelos de la zona minera de Cartagena-La Unión, y su potencial uso para la producción de bioenergía (combustión y digestión anaerobia). Resultados y conclusiones. La concentración de elementos traza en las plantas de los suelos mineros no afectó la producción de biogás ni a la producción de energía térmica. Las especies Piptatherum miliaceum, Phragmites australis y Arundo donax mostraron las mejores perspectivas para la producción de biogás. Por el contrario, las plantas de Dittrichia viscosa y Atriplex halimus presentan características más adecuadas para su combustión directa, debido a sus bajos valores de ceniza y humedad y mayores concentraciones de lignina. Por tanto, las especies más adecuadas para la producción de biogás resultaron ser las de la familia Poaceae. Las correlaciones positivas entre los valores de HHV y la producción de biogás sugieren que las especies investigadas pueden ser utilizadas para la fitoestabilización de suelos contaminados con elementos traza, y su biomasa utilizada para la producción de energía térmica o biogás.