Generación Energética a partir de Biomasa Residual Colombiana

Transcripción

1 Generación Energética a partir de Biomasa Residual Colombiana Sonia Rincón Prat Grupo de Investigación en Biomasa y Optimización Térmica de Procesos - BIOT Foro de Innovación Environment for Life Bogotá, D. C., 11 de Noviembre de 2009 Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 1 de 21

2 Contenido 1. Biomasa como Fuente Energética 2. Tecnologías de Transformación 3. Ejemplos de Procesamiento 3.1 Nivel de laboratorio 3.2 Nivel planta piloto 4. Perspectivas Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 2 de 21

3 Biomasa: Fuente Energética Residuos agroindustriales colombianos Cultivo Producción / ton/año Residuo Producción / ton/año Fruto de palma de aceite Cuesco Fibra Café Verde Cascarilla Caña de azúcar Bagazo Arroz Cascarilla Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 3 de 21

4 Biomasa: Fuente Energética c (50 65 %) c (50-65%) Hemicelulosa (25%) Materia Orgánica Ceniza Celulosa (35 %) Lignina (25 %) Extractivos (15 %) h (3-6%) h (3-6%) n (1-3%) n (1-3%) s (máx 1%) s máx (1%) o (35-45%) o (35-45 %) Análisis Último Contenido de Agua (1) Contenido de Cenizas (2) Materia Volatil (3) w 5-15 % a 1-6 % M.V % Análisis Próximo Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 4 de 21

5 Biomasa: Fuente Energética Cuesco de Palma Fibra de Palma Cascarilla de Cafe Bagazo de Caña ANÁLISIS ELEMENTAL C [%] H [%] N [%] O (1) [%] < < < < Madera < Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 5 de 21

6 Cuesco de Palma Fibra de Palma Cascarilla de Cafe Bagazo de Caña Biomasa: Fuente Energética ANÁLISIS PRÓXIMO [%] PODER CALORÍFICO [MJ/Kg] humedad M.V. ceniza PCS (1) * Madera** ** Mc Kendry, P. Bioresource Technology 83 (2002) Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 6 de 21

7 Tecnologías de Transformación Procesos Bioquímicos Procesos Termoquímicos Procesos Físico-Químicos Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 7 de 21

8 Tecnologías de Transformación Procesamiento Secundario Pirólisis Sólido Carbón Activado Procesos Termoquímicos Gasificación Gas Gas de Síntesis Licuefacción Líquido Combustibles Combustión Energía Eléctrica o Mecánica Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 8 de 21

9 Tecnologías de Transformación Transformación Termoquímica Temperatura Reacción química Biomasa Gas de reacción o gas inerte Reactor Temperatura Tiempo Presión (Catalizador) Sólido Líquido Gas Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 9 de 21

10 Ejemplos de procesamiento Balanza Sistema de Enfriamiento Muestra el. Condensado Termoelemento H 2 O 2,CO,CH 4 CO 2 Analizadores mezcla gas N 2 Gas de reacción Reactor Gas Contador de gas Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 10 de 21

11 %100 Masa Residu ual / BM Inicial * / Ejemplos de procesamiento Pirólisis de cuesco de palma Masa CO 2 CO CH 4 H Temperatura / ºC * Valores en base seca y libres de ceniza k = 10 K/min, Tf = 1000 C, 2 mm < x < 3 mm Gas / BM Inicial * / % Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 11 de

12 Ejemplos de procesamiento Gasificación de Carbonizado de Cuesco de Palma H 2 O :30% 1,0 Carbonizado 0,8 0,6 Rango óptimo para la producción de carbón activado Gases (CO,CO,H,CH,CnHm) Gases 0,4 0,2 0, Tiempo de Gasificación / min Ceniza Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 12 de 21

13 Biomasa Reactores utilizados en la transformación termoquímica de biomasa Gas producido Gas producido Gas barrido u oxidación Lecho Fijo Ejemplos de procesamiento Gas barrido u oxidación Biomasa Gas producido Producto sólido Lecho Móvil Biomasa Gas barrido u oxidación Lecho Fluidizado Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 13 de 21

14 Gasificador de lecho fijo Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 14 de 21

15 Gasificador de lecho fijo Masa,da af / % C H20 Promedio: 50 % Gasificación completa PCI Hu = 12,01 MJ / m3 ρ = 0,82 kg / m3 H 2 CH 4 CO 2 CO C2H4 PCI Hu = 12,64 MJ / m3 ρ = 0,88 kg / m3 850 ºC 900 ºC Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 15 de 21

16 Ejemplos de procesamiento Tipo de gas Valor / MJ/m3 Biogas Gas Pirolisis 12 Gasificación Oxígeno 10 Gasificación con Aire 5 Gasificación con H 2 O 12 Gas Natural Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 16 de 21

17 Perspectivas Cuesco de palma (húmedo) 4,3 kg/h Vapor de agua Reactor Motor 9 kw G 2,5 kw Quemador 6 kw Hogar en ZNI 15 kw Adecuación Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 17 de 21

18 Perspectivas Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 18 de 21

19 Perspectivas Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 19 de 21

20 Perspectivas Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 20 de 21

21 Gracias por su atención! Sonia Rincón Prat Tel Ext Of. 400 Edif. 453 Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 21 de 21