gasificación de biomasa
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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!!