Biochemical characterization of hydrochars and pyrochars derived from sewage sludge and their potential as n and p slow release fertilizers and as soil amendment in agriculture

[ES]: La cantidad de fertilizantes minerales que actualmente necesita el sector agrícola para mantener su producción no es sostenible. Al mismo tiempo la sociedad actual genera una gran cantidad de residuos orgánicos que representan un problema ambiental a escala global y que deben ser gestionados. En este sentido, el reciclaje se contempla como una de las opciones más sostenibles desde el punto de vista medioambiental y económicamente viables. Se ha mostrado en diversos estudios que el uso de lodos de depuradora en agricultura no solo disminuye la cantidad de este residuo es acumulado en vertederos, sino que además se trata de una fuente de nitrógeno (N) y fósforo (P) que podría contribuir de manera significativa a reducir el uso de fertilizantes inorgánicos. Sin embargo, los nutrientes que contienen los lodos de depuradora pueden ser lixiviados después de que estos hayan sido añadidos al suelo, incluso si estos han sido sometidos a un tratamiento de estabilización previo. Teniendo en cuenta el problema anterior, investigaciones recientes sobre los procesos de carbonización de residuos orgánicos ricos en N indican que carbonización hidrotermal y la pirólisis (denominadas respectivamente en la presente Tesis Doctoral HTC y Py) podrían producir una enmienda orgánica más estable que aumente el potencial de secuestro de C en el suelo y liberar el N y el P de forma más lenta. Considerando que la estructura química de un producto es clave en su funcionalidad, esta Tesis Doctoral se ha centrado en primer lugar en la caracterización de lodos de depurada tratados mediante pirolisis (Py) y carbonización hidrotermal (HTC). Posteriormente se ha evaluado el potencial estos productos como fertilizantes de liberación lenta de N y P. La primera fase de este trabajo consistió en la pirolización y HTC de dos lodos de depuradora diferentes. La HTC se realizó a 200 y 260 ºC durante 0.5 y 3 horas mientras que la pirólisis se desarrolló a 600 ºC durante 1 hora. El producto que resulta de una HTC se denomina comúnmente por la comunidad científica “hydrochar” mientras que el que se obtiene tras una pirólisis se llama “pyrochar”. En conjunto, los hydrochars y pyrochars son productos carbonizados (pirolizados) denominados “chars”. Para estudiar la composición y propiedades de los lodos y chars así como los cambios que tienen lugar durante los tratamientos térmicos se llevó a cabo una caracterización detallada de las muestras en la que se usaron tanto técnicas analíticas rutinarias como otras más avanzadas, entre las que se incluye la espectroscopia de resonancia magnética nuclear de 13C y 15N en estado sólido. Los resultados de esta Tesis Doctoral mostraron una reducción en la presencia de grupos carboxilos y O/N alquilos así como un ligero incremento de los grupos aromáticos tras la HTC mientras que la pirólisis transformó la mayor parte de la materia orgánica en estructuras aromáticas. Además, la HTC preservó parte del N inorgánico (Ni) y estabilizó otra parte en compuestos heterocíclicos aromáticos con substituciones de N. A estas formas heterocíclicas nitrogenadas se las ha denominado “Black Nitrogen” (BN) como sugieren los trabajos científicos previos.

Bibliographic Details

Main Author:	Paneque Carmona, M.
Other Authors:	Rosa Arranz, José M. de la
Format:	tesis doctoral biblioteca
Language:	Spanish / Castilian
Published:	Universidad de Sevilla 2019-01-25
Online Access:	http://hdl.handle.net/10261/176284
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