Diseño y fabricación 3D de componentes para reactores de despolimerización de lignina: Batch y continuo

Abstract

La lignina es uno de los tres componentes poliméricos principales de la biomasa junto a la celulosa y hemicelulosa. Está presente en materias de origen vegetal como la madera, por lo que altas cantidades de lignina se generan como residuo en tratamientos de obtención celulosa (proceso común en industrias papeleras). Aunque parte de la lignina se aprovecha energéticamente en las propias plantas papeleras, esta se ha convertido en un producto atractivo por constituir una fuente potencial de precursores de alto valor añadido, de la que se pueden obtener compuestos aromáticos de bajo peso molecular a partir de su despolimerización. En este trabajo se ha realizado el diseño de dos tipos de reactores de despolimerización de lignina, uno para el proceso en continuo y el segundo en batch. Dichos prototipos se fabricarán haciendo uso de técnicas de impresión 3D y se probarán para comprobar que el diseño sea funcional. Uno de los principales retos en el proceso de despolimerización es la recuperación del catalizador que se haya mezclado con los restos de madera iniciales, por lo que este trabajo fin de grado se centra en el diseño de sistemas de reacción (tanto en continuo como en discontinuo) que permitan una buena recuperación y/o separación del catalizador.

Lignin is one of the three main polymeric components of biomass together with cellulose and hemicellulose. It’s found in vegetable materials such as wood, so high amounts of lignin are generated as waste in cellulose obtaining treatments (a common process in the paper industry). Although part of the lignin is processed in the paper mills themselves, it has become an attractive product because it constitutes a potential source of high added value precursors, from which aromatic compounds of low molecular weight can be obtained from its depolymerization. In this work, the design of two types of lignin depolymerization reactors has been carried out, one for the continuous process and the second one in batch. These prototypes will be manufactured using 3D printing techniques and tested to verify that the design is functional. One of the main challenges in the depolymerization process is the recovery of the catalyst that has been mixed with the initial wood residues, so this final degree work focuses on the design of reaction systems (both continuous and batch) that allow a good recovery and/or separation of the catalyst