Generación de energías limpias y productos de mayor valor a partir de biomasa residual de la Región Litoral. Dr. Ulises Sedran

Transcripción

1 Generación de energías limpias y productos de mayor valor a partir de biomasa residual de la Región Litoral Dr. Ulises Sedran

2 INCAPE "Ing. José Miguel Parera" (FIQ, UNL CONICET) Setiembre Investigadores 49 Becarios 18 Personal de apoyo Pasantes de grado

3 Procesos de refinación de petróleo y petroquímica Eliminación de contaminantes de efluentes gaseosos y líquidos. Desarrollo de procesos para la preservación del ambiente incluyendo combustibles no contaminantes Reactores catalíticos de todo tipo Desarrollo de procesos para el mejor aprovechamiento de los recursos energéticos del país, tanto convencionales como no convencionales y renovables. Valoración de recursos de la biomasa Procesos catalíticos en química fina Nuevos materiales (cerámicos y metálicos para desarrollo de catalizadores nano y microestructurados) Nuevas formas de energía (hidrógeno, biomasa (proceso termocatalíticos y coprocesamiento en refinerías))

4 Por primera vez en años CONICET propuso a sus U.E. la formulación de proyectos institucionales Aprovechamiento integral de los recursos de las U.E. Atención a problemas regionales Posibilidades ciertas de transferencia Formación de recursos humanos de alto nivel Consenso institucional Generación de energías limpias y productos de mayor valor a partir de biomasa residual de la Región Litoral

5 Generación de energías limpias y productos de mayor valor a partir de biomasa residual de la Región Litoral Corrientes residuales de biomasa en la actividad económica de Santa Fe y la Región Litoral. Respuesta a Problemas ambientales Subutilización Gran potencial de aprovechamiento de tales recursos con fines energéticos para obtener productos de mayor valor Amplia oferta de materias primas en la región Demandas específicas de sectores productivos Experiencia temática de los investigadores de INCAPE

6 Balance de CO 2 prácticamente neutro PROCESOS YA EXISTENTES - Producción de gas pobre por gasificación Lignocelulosa - Generación de energía térmica y eléctrica DESARROLLO DE PROCESOS NUEVOS - Producción sílice alta calidad - Productos química fina - Producción carbón activado (nanoporos) - Alimentos funcionales

7 Generación de energías limpias y productos de mayor valor a partir de biomasa residual de la Región Litoral Desarrollo de gasificadores multipropósito modulares para producción de gas pobre * distintas alimentaciones residuales - generadores de energía eléctrica - gases calientes para procesos de intercambio térmico - sílice de alta calidad (cenizas del proceso) Procesos de obtención de productos de alto valor mediante química fina * descartes producción-comercialización de batata y zanahoria - fibras dietarias, - aceites con alto contenido de Omega-3 - monómeros de poliésteres - solventes de uso específico * glicerina de la síntesis de biodiesel - aceites de cocina ricos en diacilgliceroles Materiales compuestos

8 Aserrín de maderas Cáscara de granos Estiércol de animales Secado, desvolatilización, craqueo y reformado Generación de energía eléctrica y/o térmica Gas pobre: H2, CO, CH4 Cenizas

9 Gasificación o pirólisis Cenizas con 20 % de Si Nanopartículas de Si amorfa - Películas para filtros - Compuestos de relleno - Síntesis de materiales complejos (zeolitas, adsorbentes) Cenizas

10 Industria aceitera Industria del biodiesel Aceite de soja Glicerol Glicerólisis de TG del aceite 2 TG + Gly 3 DG Única etapa Catalizadores heterogéneos básicos (aún no reportado) Aceite enriquecido en DG

11 Zanahoria de descarte Batata de descarte 30 % de la producción ( tn/día) Aceite de microalgas con alto contenido de Omega-3 Fibras dietarias - Aditivos en productos lácteos y cárnicos - Leches enriquecidas con DHA

12 Zanahoria de descarte Batata de descarte 30 % de la producción ( tn/día) Deshidratación de hexosas sobre catalizadores ácidos Sólidos ácidos: resinas, zeolitas Ácidos orgánicos e inorgánicos 5-Hidroximetilfurfural Hidrólisis ácida Ácido levulínico Materia prima para precursores químicos (γ- valerolactona)

13 Fibras de madera Polímero (PE, PP, PET, PVC) Agente acoplamiento Composito Fibras de madera Subproductos madereros Subproductos aceiteros Plásticos derivados de proteínas de soja Composito Mejor afinidad y adhesión Materiales de amplia aplicabilidad (particularmente construcción)

14 Aire Separador con tamiz molecular Nitrógeno Oxígeno Carbón activado con tamaño de poro 3-5 Å Impregnación con sustancia orgánica (tolueno, creosota, brea) + Tratamiento a alta temperatura ( ºC) Carbonilla de descarte de la producción de carbón vegetal (1500 ton/año)

15 Cáscara de granos Aserrín de maderas Procesos de valorización catalítica del bio-oil

16 Biomasa Pirólisis Descomposición térmica en ausencia de oxígeno Hemicelulosa (entre 25 y 40 %) Polisacárido amorfo de azúcares C5 y C6 Celulosa (entre 42 y 47 %) Polímero cristalino de glucosa Lignina (entre 23 y 33 %) Polímero de unidades fenólicas sustituídas ramificado tridimensionalmente Producto líquido oxigenado que puede separarse en dos fracciones, según su solubilidad en agua Bio-oil, soluble en agua Tar, insoluble en agua Char (residuo sólido) Gases (CO 2 y metano)

17 Gases 24,7 25,9 20,8 25,0 36,6 36,1 28,9 31,0 Char Bio-oil Tar Datos porcentuales 35,9 31,8 2,8 Aserrín de algarrobo 43,7 6,2 6,6 Cáscara de trigo Aserrín de pino 40,7 3,3 Aserrín de álamo

18 Gases 21,4 26,6 20,4 Char 29,2 38,5 36 Bio-oil Tar Datos porcentuales 47 31,8 2,4 3,1 34,9 8,8 Endocarpio Pericarpio Residuo de CHA PAL ResPAl de chañar de palma extracción de aceite de palma

19 Derivados de celulosa y hemicelulosa Derivados de lignina O OH OH H 3 C OH O O OH H 3 C O CH 3 O CH 3 O O CH 3 H 3 C O OH H 3 C CH 3 O Se identificaron 127 compuestos por CG/SM con PM entre 32 y más de 350 g/mol

20

21 Pirólisis C/O 3.5 C/O 4.2 C/O 8.5 Líquido Gases Char Coque Distribución de productos líquidos y gaseosos Hidrocarburos Compuestos oxigenados Hidrógeno CO CO Trazas Trazas Agua Desconocidos

22 Pirólisis C/O 3.5 C/O 4.2 C/O 8.5 Líquido Gases Char Coque Distribución de productos líquidos y gaseosos Hidrocarburos Compuestos oxigenados Hidrógeno CO CO 0.1 Trazas 0.1 Trazas Agua Desconocidos

23 Gases Tar Bio-oil Char Redimientos (%p) Distribución de productos líquidos y gaseosos (%p) Temperatura (ºC) Hidrocarburos Oxigenados CO CO H Agua

24 Santa Fe - Argentina Gracias por su atención

25 Productos gaseosos Temperatura (ºC) Composición química (%p) Metano Etano + etileno Propano CO CO Hidrógeno Composición elemental (%p) C H O PCS (MJ kg -1 )

26 Composición elemental (%p) C 23.8 H 7.4 O 17.2 N 1.3 Cenizas 50.3 Minerales en cenizas (%) Si 52.9 Ca 2.9 Mg 0.4 Na 1.8 K 5.9 PCS (MJ kg -1 ) 15.6

27 Pirólisis de diferentes materias primas Aserrines de pino, algarrobo, álamo, cáscara de trigo, estiércol vacuno, residuos de palma, fruto del chañar, estiércol vacuno Diferentes condiciones de pirólisis Velocidad de calentamiento: ºC/min Temperatura: ºC Caudal de nitrógeno: ml/min Tiempo: min

28 Biomasa Pirólisis de diferentes materias primas Aserrines de pino, algarrobo, álamo, Cáscara de trigo Estiércol vacuno Residuos de palma Fruto del chañar Condiciones de pirólisis Velocidad de calentamiento: ºC/min Temperatura: ºC Caudal de nitrógeno: ml/min Tiempo: min

29 Aserrrín de pino (550 ºC, 30 min) Convencional Rápida Rendimientos Líquido Bio-oil Tar Gases Char Distribución productos líquidos y gaseosos Hidrocarburos Oxigenados Hidrógeno CO CO 0.1 Trazas Agua Desconocidos