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GASIFICACIÓN DE BIOMASA

Desarrollo de un equipo gasificador para transformar biomasa en gas combustible de uso general

Valorizando biomasa de desechos y transformándolos en una fuente de energía termoeléctrica

Jorge E. Vera – Ingeniero Mecánico Aeronáutico - Conicet Luis A. Bertolino – Ingeniero Mecánico Electricista - UNC Marianela Carubelli – Doctora en Física - UNC

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Motivación:

Desarrollar y utilizar una alternativa ya conocida en el suministro de fluidos portadores de energía.

Disminuir la acumulación de residuos orgánicos descartados, que son una molestia y un problema en la gestión de ese material en desuso.

Usar restos forestales, de poda, cosechas (troncos, virutas, aserrín, tallos, cortezas, etc).

Tener una opción para calefaccionar viviendas y comunidades aisladas.

Que sectores de la sociedad que así lo deseen pueden lograr una independencia energética.

Simplemente evitamos el daño ecológico del uso de combustibles fósiles.

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Un poco de historia

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Centro de Análisis de Información sobre Dióxido de Carbono, División de Ciencias Ambientales del Laboratorio Nacional de Oak Ridge (Tennessee, Estados Unidos) Fuente: Banco Mundial

Porque gasificar?

Emisiones de CO2 (ton métricas per cápita)

Consumo de energías renovables en el mundo (% del total del consumo

total)

Consumo de energías renovables en Argentina (% del total del consumo

total)

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Que tipo de materiales puedo gasificar?

Virgen ResiduosTerrestres

ForestalMunicipales

SolidosPastos Aguas servidas

AcuáticosAlgas

De agricultura

GanaderosPlantas acuáticas

Cultivos

ForestalesCortezasDesmontes

Industriales

EncofradosAserrínAceites y grasasCubiertas usadasPlásticosAlgunos datos:

• Existe en Córdoba diversos puntos donde se acumulan de manera desaprensiva tanto residuos domiciliarios como restos de poda y biomasa. No existe una estadística confiable al respecto

• El mundo tira 8 millones de toneladas de plástico al mar cada año y para 2025 se prevé alcanzar los 155 millones de toneladas (El País – 12/02/15).

• La generación de neumáticos fuera de uso en Argentina supera las 100.000 toneladas anuales, de las cuales 38.000 corresponden a la Ciudad y el Gran Buenos Aires (INTI 28/05/05).

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Proceso de transformaciónDefiniciones:• Existe una transformación

termoquímica.• Se realiza una combustión con

restricción de oxigeno.• Se procede a remover el oxigeno del

combustible para incrementar su densidad de energía

• 1 kg de biomasa obtenemos 2 m3 de gas de síntesis, que representa aproximadamente 0,75 kWh de energía.

• 1 garrafa de 10 kg de mezcla Propano/butano (en una relación 70/30 en %) contiene 498.880 kJ de energía y puedo hacer funcionar una hornalla mediana de una cocina: 90,7 horas.

• Nuestro gasificador genera 63 m3 de Syngas con 30 kg de biomasa en 1 hora. Y significa una energía disponible de 367.605 kJ cada hora.

• Entonces para hacer funcionar la misma hornalla la misma cantidad de tiempo, necesitamos procesar 40,7 kg de biomasa.

• O también con 30 kg de biomasa en 1 hora, esa misma hornalla funcionara: 66,84 hrs

Obtengo SYNGAS (una mezcla de H2,CO, CO2, CH4, N2,

cenizas, alquitrán y carbono)

Datos:

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Influencia de los parámetros del proceso

Variación de la composición y del valor del poder calorífico del gas producido a diferentes contenidos de humedad de la biomasa y con RE= 0,31 (Roy, Datta, Chakraborty – 2008)

Humedad: Temperatura:

Proporciones relativas de productos en la pirolisis de biomasa [Jahirul et al – 2012]

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Composición del gas producido, con aire como agente gasificante, en

función del ER (Reed & Das, 1988)Energía en el solido y en el

gas según agente gasificante y ER (Reed & Das, 1988)

Ratio equivalente:

Influencia de los parámetros del procesoℜ=

𝑎𝑖𝑟𝑒𝑑𝑒𝑝𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑜𝑎𝑖𝑟𝑒𝑒𝑠𝑡𝑒𝑞𝑢𝑖𝑜𝑚𝑒𝑡𝑟𝑖𝑐𝑜𝑝𝑎𝑟𝑎𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡𝑖𝑜𝑛𝑐𝑜𝑚𝑝𝑙𝑒𝑡𝑎

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GeneralidadesAgente

gasificante PCS

(MJ/m3)

Composición del gas obtenido (% en

volumen)

Poder calorífico

(LHV)

Uso

H2 CO

CO2

CH4

N2 C (MJ/Nm3) Combustible

Aire 16

20

12 2 50

- 4,5-6,5 Syngas

Oxigeno 32

48

15 2 3 - 12-12,5 Syngas

Vapor de agua

50

20

22 6 - 2 12,7-13,3 SyngasTecnologí

aTemperatura

operación (ºC)

Eficiencia (%)

Conversión del char

(%)

Contenido de alquitrán

(gr/Nm3)FB 800-900 <70 <70 10-40

FBC 750-850 50-70 70-95 5-12

Downdraft 900-1050 30-60 <85 0,015-0,5

Updraft 950-1150 20-60 40-85 30-150

10Proceso 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Temperatura: ºC 15 15 500 850 15 850 850 850

629,42

Presión: kPa101,

3 110108,

7 100,3 101100,

3 100 100 99

Caudal: kg/hr23,9

823,9

823,9

8 0,063 1441,7

541,6

20,005

6 39,78

Potencia: kW 0,00 0,25 3,390,022

165,2

276,3

376,2

8 0,002 72,89

Diagrama de flujo del gasificador tipo downdraft

Diagrama de flujo y parámetros

Poder calorífico del syngas obtenido: 5836 kJ/Nm3

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Nosotros

GRACIAS!!