METODOLOGÍA PARA EL CÁLCULO DE LAS EMISIONES DE CO

Para poder evaluar el secuestro de carbono a largo plazo, es necesario modelizar las emisiones de CO2. El potencial de secuestro de carbono tras la adición al suelo de biochar

depende de la estabilidad del biochar, principalmente de la fracción de carbono lábil que se libera por la actividad microbiana en las primeras semanas y por la fracción recalcitrante, que no es fácilmente metabolizada por los microorganismos.

Se considerarán distintos periodos de tiempo, uno, diez y cien años para el cálculo de las emisiones de CO2 que se producirían tras la adición al suelo de los distintos residuos

3. Materiales y Métodos.

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RESIDUOS DE LA INDUSTRIA PAPELERA:

La simulación de las emisiones de CO2 para los diferentes periodos de tiempo

propuestos (1,10 y 100 años) se ha realizado ajustando datos experimentales de emisiones de CO2 publicados por Méndez et al. (2014).

En dicho trabajo se procedió a enmendar muestras de suelo clasificado como Vertisol, recogidas en Salamanca y contaminado artificialmente con Ni a una concentración de 1000 mg Ni Kg-1_{, c n 2 bi ch s s s m u s if n s C) a partir de}

lodos de destintado. El suelo se enmendó con una dosis del 5% de los dos biochares y se procedió a incubarlo durante 77 días a una temperatura constante de 28ºC determinando las emisiones de CO2 durante el periodo de incubación. La Tabla 3.5 muestra las principales

características de los biochares utilizados en el experimento descrito anteriormente.

Tabla 3.5: Propiedades de los lodos de destintado y de sus correspondientes biochares.

Propiedades WP WP300 WP500 Rendimiento pirólisis (%) 82,53 72,55 pH (1:2.5) 7,03 7,59 9,40 MOT (%) 32,3 19,9 11,5 CE (1:2.5, µS cm-1_{, 25ᵒC) 859 768 755} CIC (cmol(c) kg-1) 24,3 18,7 16,5 Cu (mg kg-1_{) 197,2 239,5 270,6} Ni (mg kg-1_{) 28,3 36,8 35,5} Cd (mg kg-1_{) 4,8 6,7 5,8} Zn (mg kg-1_{) 63,1 135,0 76,7}

A continuación, los datos experimentales fueron ajustados a un modelo de primer orden de un solo componente que ha sido utilizado en numerosas ocasiones anteriormente por nuestro grupo de investigación (Cely et al, 2014; Méndez et al. 2013).

El modelo responde a la siguiente ecuación:

m

Ct

Y



Donde

Y son las emisiones acumuladas de CO2-C (mg CO2-C 100 g-1 suelo).

3. Materiales y Métodos.

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C es una constante de mineralización (mg CO2-C 100 g-1 suelo d-1).

m es una constante de mineralización (adimensional).

LODOS DE EDAR:

En este caso, la simulación de las emisiones de CO2 para los distintos periodos

considerados (1,10 y 100 años) se ha realizado ajustando datos experimentales de emisiones de CO2 publicados por Méndez et al. (2013).

En el citado estudio se procedió a enmendar muestras de suelo de la región central de España clasificado como Luvisol, con 2 biochares preparados a dos temperaturas diferentes (400 y 6 C) a partir de lodos de EDAR. El suelo se enmendó con una dosis del 8% de los dos biochares y se procedió a incubarlo durante 80 días a una temperatura constante de 28ºC, determinando las emisiones de CO2 durante el periodo de incubación. La Tabla 3.6 muestra las

principales características de los biochares utilizados en el experimento descrito anteriormente. Tabla 3.6: Propiedades de los lodos de EDAR y de sus correspondientes biochares.

Propiedades L BL400 BL600 Rendimiento pirólisis (%) 79 74 pH (1:2.5) 6,33 7,76 8,72 MOT (%) 20,1 17,5 11,9 CE (1:2.5, µS cm-1_{, 25ᵒC) 3,6 3,04 1,46} CIC (cmol(c) kg-1) 45 30 12 NKjeldahl (%) 1,3 Cu (mg kg-1_{) 545 632 740} Ni (mg kg-1_{) 102 129 134} Cd (mg kg-1_{) 7,54 9,67 9,76} Zn (mg kg-1_{) 2398 2983 3922} Pb (mg kg-1_{) 189 239 253}

Los datos experimentales se ajustaron a un modelo de primer orden de dos componentes, ampliamente utilizado para la modelización de datos de respiración del suelo (Barral et al 2009; Pedra et al, 2007, entre otros). Este modelo describe dos fuentes de carbono con diferentes tasas de mineralización (Jenkinson, 1977). Este modelo se puede describir como sigue:

3. Materiales y Métodos.

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Y=Y1+Y2=C1(1-e–k1t) + C2 (1-e -k2t

)

Dónde:

Y1 es el CO2-C acumulado emitido procedente del carbono lábil (mg CO2-C 100 g-1

suelo).

Y2 es el CO2-C acumulado emitido procedente del carbono recalcitrante mineralizable

mg CO2-C 100 g-1 suelo).

RSU:

La simulación de las emisiones de CO2 para los diferentes escenarios propuestos (1,10 y

100 años) se ha realizado ajustando datos experimentales de emisiones de CO2 suministrados

por el profesor Gabriel Gascó y la Investigadora Iria Benavente del grupo de valorización de recursos de la UPM en el que he desarrollado la presente tesis doctoral.

Concretamente, se procedió a enmendar muestras de suelo recogidas en la Finca E im n C IC “ P v ” A g n , M i c n 2 bi ch s s a dos tem u s if n s C) a partir de los finos procedentes del proceso BRS en el que se desfibra la materia orgánica antes de su digestión anaerobia en la planta de tratamiento de RSU. El suelo se enmendó con una dosis del 8% de los dos biochares y se procedió a incubarlo durante 75 días a una temperatura constante de 25ºC determinando las emisiones de CO2 durante el periodo de incubación. La Tabla 3.7 muestra las propiedades de la fracción

orgánica de los RSU y de sus correspondientes biochares que han sido utilizados en el experimento descrito anteriormente.

3. Materiales y Métodos.

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Tabla 3.7: Propiedades de la fracción orgánica de los RSU y de sus correspondientes biochares.

Propiedades RSU BRSU300 BRSU500

H (%) a recepción 94 - - Rendimiento pirólisis (%) - 43,1 30,9 pH (1:2.5) 8,4 7,9 9,3 MOT (%) 41,92 48,39 49,53 CE (1:2.5, µS cm-1_{, 2 ᵒC 260 446 418} CIC (cmol(c) kg-1) 30,59 52,35 54,99 COS (%) 1,11 2,11 0,25 NKjeldahl (%) 1,2 1,7 1,3 K (mg kg-1_{) 4013,33 5240 5973,33} POlsen (mg kg-1) 1241,40 2718,33 525,80 Zn (mg kg-1_{) 191 360 532} Ni (mg kg-1_{) 191 0 0,6} Cu (mg kg-1_{) 46 154 210} Cenizas (%) 24,81 28,58 57,67 MV (%) 56,79 48,75 9,69 CF (%) 18,4 22,67 32,65

A continuación, los datos experimentales fueron ajustados a un modelo de primer orden de un solo componente como el considerado en el caso de los residuos papeleros.

RESIDUOS GANADEROS:

La simulación de las emisiones de CO2 para los diferentes escenarios propuestos (1,5 y 10 años) se ha realizado a partir de las emisiones de CO2 de un suelo enmendado con biochar de purines de cerdo obtenidos por Gascó et al. (en revisión). En este caso, un suelo clasificado como Cambisol muestreado en la provincia de Toledo, fue enmendado con 2 biochares preparados a dos temperaturas diferentes (300 y 500ºC) a partir de purines de cerdo procedentes F “ ” í Á enmendó con una dosis del 8% de los dos biochares y se procedió a incubarlo durante 219 días a una temperatura constante de 25ºC determinando las emisiones de CO2 durante el periodo de incubación. La Tabla 3.8 muestra las principales características de los biochares utilizados en el experimento descrito anteriormente. Para obtener más información sobre el experimento se puede consultar el artículo de Gascó et al. (en revisión).

3. Materiales y Métodos.

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Tabla 3.8: Propiedades del purín de cerdo y sus correspondientes biochares.

Propiedades PC BPC300 BPC500 pH (1:2.5) 9,0 7,8 8,2 MOT (%) 52,78 49,75 26,12 CE (1:2.5, µS cm-1_{, 2 ᵒC 124 102 59} CIC (cmol(c) kg-1) 44,1 35,6 32,7 NKjeldahl (%) 2,51 2,24 1,19 P (mg kg-1_{) 2300 2800 1200} CCr2O7 (%) 13,5 7,9 5,0 Ca2+ _{(mg kg}-1_{) 1500 1300 800} Mg2+ _{(mg kg}-1_{) 700 800 800} Na+ _{(mg kg}-1_{) 600 600 600} K+ _{(mg kg}-1_{) 700 800 800} Zn (mg kg-1_{) 980 1200 1300} Ni (mg kg-1_{) 11 17 15} Cu (mg kg-1_{) 200 340 310} Materia volátil (wt%) 41,72 31,25 6,50 Carbono fijo (wt%) 11,06 18,50 19,62 Cenizas (wt%) 47,22 50,25 73,88

A continuación, los datos experimentales fueron ajustados a un modelo de primer orden de un solo componente al igual que en el caso de los residuos papeleros y de los RSU.

3.1.3. METODOLOGÍA PARA EL CÁLCULO DEL BIOCHAR NECESARIO