Open Access
Low energy spent coffee grounds briquetting with organic binders for biomass fuel manufacturing
(Elsevier, 2020) Espuelas Zuazu, Sandra; Marcelino Sádaba, Sara; Echeverria Lazcano, Angel María; Seco Meneses, Andrés; Del Castillo García, Jesús María; Ingeniaritza; Institute of Smart Cities - ISC; Ingeniería; Gobierno de Navarra / Nafarroako Gobernua
This paper analyzes the ability of the spent coffee grounds (SCG) for briquettes production with xanthan and guar gums as binders. Briquettes were manufactured at room temperature, at 15%, 20%, 25% and 30% of moisture, at 8 MPa, 10 MPa and 12 MPa of compaction pressure and at 5 and 10% of binder dosage. Combination of 10% of xanthan, 15% of moisture, at 12 MPa, reached the highest dry density, 0.819 g/cm3. The combination of 5% of xanthan, 30% of moisture, compacted at 12 MPa was the most durable with a loss of mass of 3.9%. No relationships were established among water absorption and binder type, binder dosage, manufacturing moisture or compaction pressure. The lowest water absorption value, 0.25%, corresponded to the combination with 5% of xanthan, 30% of moisture, compacted at 10 MPa. The lowest heating value achieved by SCG was 25,399 J/g. Guar 5% and 10% combinations achieved 24,398 J/g and 24,321 J/g respectively. Xanthan gum 5% and 10% dosages attained 24,450 and 23,503 J/g. Binder decreased volatiles, increased fixed carbon content and decreased nitrogen content. Guar gum decreased SCG nitrogen content by 15.92% for the 5% and by 16.92% for the 10% dosage combinations, respectively. Xanthan nitrogen reduction attained 13.43% for the 5% and 14.43% for the 10% of dosage. The raw SCG ash production was 0.66%. This value increased to 0.81% and 0.97% with 5% and 10% of xanthan gum, meanwhile guar decreased it to 0.57% and 0.52%, at 5% and 10% of dosage.
Open Access
Valorización de residuos orgánicos como nuevos combustibles sólidos de biomasa
(2023) Espuelas Zuazu, Sandra; Seco Meneses, Andrés; Marcelino Sádaba, Sara; Ingeniería; Ingeniaritza
Esta tesis se ha centrado en la valorización de dos residuos industriales, que en la actualidad no tienen vías de valorización efectivas, como combustibles sólidos de biomasa para la generación de energía limpia. Con el objetivo de valorizar estos residuos, se ha desarrollado una metodología estructurada en seis fases que permite estudiar el residuo y sus diferentes vías de valorización, además de detectar los posibles residuos que se generen tras el propio proceso de valorización. En primer lugar, se ha valorizado el residuo de marro de café (SCG), mediante la fabricación de briquetas mediante condiciones de baja energía y baja temperatura, formadas con SCG y como ligantes, goma xantana y goma guar. Las briquetas se fabricaron a temperatura ambiente, a 10%, 15%, 20%, 25% y 30% de humedad, con 8, 10 y 12 MPa de presión de compactación y con 5 y 10% de dosis de cada ligante. Se realizaron diversos ensayos para caracterizar las briquetas, en primer lugar, para determinar la capacidad de fabricar briquetas funcionales, se realizaron ensayos de densidad seca, durabilidad y absorción de agua. Por último, se realizaron ensayos químicos para determinar su potencial como combustibles sólidos: análisis elemental, análisis inmediato y ensayo de combustión. La combinación de 10% de xantana, 15% de humedad y a 12 MPa, alcanzó la mayor densidad seca, 0,819 g/cm3 . La combinación de 5% de xantana, 30% de humedad, compactada a 12 MPa fue la más duradera con una pérdida de masa del 3,9%. No se establecieron relaciones entre la absorción de agua y el tipo de ligante, la dosis de ligante, la humedad de fabricación o la presión de compactación. El valor más bajo de absorción de agua, 0,25%, correspondió a la combinación con 5% de xantana, 30% de humedad y compactada a 10 MPa. El poder calorífico inferior alcanzado por el SCG fue de 25,399 MJ/kg. El uso de ligantes disminuyó el poder calorífico, redujo los volátiles, aumentó el contenido de carbono fijado y disminuyó el contenido de nitrógeno. La goma guar disminuyó el contenido de nitrógeno del SCG en un 15,92% para la dosis del 5% y en un 16,92% para las combinaciones con 10%, respectivamente. La reducción de nitrógeno con la goma xantana alcanzó el 13,43% para el 5% y un 14,43% para el 10% de dosificación. La producción de cenizas de SCG fue del 0,66%. Este valor aumentó a 0,81% y 0,97% con el 5% y el 10% de goma xantana, mientras que la goma guar lo redujo al 0,57% y al 0,52%, con el 5% y el 10% de dosificación. El segundo residuo estudiado es el polvo de aislante de celulosa (CFP). Este residuo carece de método de valorización efectivo debido a su contenido en sales de boro. En este caso, se valorizó mediante la fabricación de pellets con lignosulfonato y residuo de la producción de azúcar. Se realizaron diversos ensayos para caracterizar los pellets, en primer lugar, para determinar la capacidad de fabricar pellets funcionales, se realizaron ensayos de densidad seca, durabilidad y absorción de agua. Estos ensayos permiten estimar su comportamiento ante el manejo, transporte y alimentación de las calderas. Además, se realizaron ensayos químicos para determinar su potencial como combustibles sólidos: análisis elemental, análisis inmediato y ensayo de combustión. Por último, se caracterizaron las cenizas obtenidas tras la combustión de los diferentes pellets fabricados. El CFP mostró una buena capacidad de peletización y durabilidad en el rango de 15-30% de contenido de agua. La densidad del pellet disminuyó al aumentar el contenido de agua. Los ligantes aumentaron la longitud del pellet antes y después de la prueba de durabilidad y aumentaron la absorción de agua del pellet, lo que demuestra una posible disminución de la durabilidad frente a los factores ambientales. Los ligantes también disminuyeron el valor calorífico inferior. El análisis elemental mostró un ligero aumento de nitrógeno en las combinaciones con ligantes que podría aumentar las emisiones contaminantes de NOx en la combustión. Todas las combinaciones mostraron unas características de combustión adecuadas, pero los ligantes aumentaron la producción de cenizas. Los ligantes disminuyeron el contenido de volátiles y aumentaron el carbono fijado, lo que podría facilitar una combustión más estable. Las curvas DTA mostraron una disminución de la tasa de pérdida de masa en la fase volátil en el caso de las combinaciones con ligantes, lo que también podría considerarse como un indicador de una combustión más estable. Las composiciones químicas de las cenizas al ser analizadas por XPS mostraron contenidos de boro que oscilaban entre el 10,03% y el 16,42%, demostrando la posibilidad de recuperarlos de las cenizas de combustión.
Open Access
Characterization of biomass briquettes from spent coffee grounds and xanthan gum using low pressure and temperature
(Springer, 2020) Seco Meneses, Andrés; Espuelas Zuazu, Sandra; Marcelino Sádaba, Sara; Echeverria Lazcano, Angel María; Prieto Cobo, Eduardo; Ingeniaritza; Institute of Smart Cities - ISC; Ingeniería; Gobierno de Navarra / Nafarroako Gobernua
This paper analyzes the ability of the SCG for briquettes production based on the use of xanthan gum as binder under low-pressure and low-temperature biomass manufacturing conditions. Briquettes were manufactured at room temperature, at 10, 15, 20, 25, and 30% of moisture content and 8, 10, and 12 MPa of compaction pressure. Raw SCG samples reached dry densities between 0.669 and 0.735 g/cm3 for the samples with a moisture content of 15% and 8 MPa and 10% and 12 MPa, respectively. Samples treated with 10% of xanthan gum got densities between 0.672 and 0.819 g/cm3 depending on the moisture content and the compaction pressure. No one of the raw SCG combinations passed the durability test meanwhile xanthan ones with 30% of moisture content obtained the best results with a loss of mass of 9.1% for the combination compacted at 10 MPa. Raw SCG samples showed water absorption values between 0.498% and 0.846%, meanwhile xanthan samples water absorption oscillated between 0.427% and 1.065%. Xanthan gum increased the SCG ashes content from 0.66% to 0.97% and decreased the lower heating value (LHV) from 25,399 J/g of the pure raw SCG to 23,503 J/g. Thermogravimetric tests showed that xanthan gum mix compared to the raw SCG increased as well the volatile peak from 61.54 mW to 81.94 mW as the mass loss rate in the volatile stage from −0.0178 mg/s to −0.0184 mg/s.

Espuelas Zuazu, Sandra

Email Address

person.page.identifierURI

Birth Date

Job Title

Last Name

First Name

person.page.departamento

person.page.instituteName

ORCID

person.page.observainves

person.page.upna

Name

Filters

Author

Subject

Date

Has files

Item Type

Type

Settings

Sort By

Results per page

Search Results