La Co-Gasificación Biomasa y Carbón una Alternativa Limpia para Colombia.

Transcripción

1 La Co-Gasificación Biomasa y Carbón una Alternativa Limpia para Colombia. Farid Chejne J., Fco, I.M., Ph.D, Profesor Universidad Nacional de Colombia

2 CONTENIDO Introducción. Proceso de la Co Gasificación Ensayos experimentales. Conclusiones.

3 Proyecto de Cooperación $ & $ $ $

4 Introducción

5 DESDE 1990

6 PROYECTO GASIFICACIÓN

7 En el año 2003 el arroz en Colombia: Cultivo: 500 mil hectáreas (13% del área cosechada), es el tercer producto agrícola en extensión, después del café y el maíz. Producción: Dos millones y medio de toneladas métricas de arroz paddy (6% del valor de la producción agropecuaria y el 10% de la actividad agrícola Colombiana). generando toneladas de desecho

8 En el año 2003 el café en Colombia: Cultivo: 750 mil hectáreas (13% del área cosechada y el 30% de los cultivos transitorios). Producción: 700 mil toneladas (20% del área cosechada, el 34% de los cultivos permanentes, el 10% del valor de la producción agropecuaria y el 18% de la actividad agrícola colombiana). generando toneladas de desecho.

9 Con respecto a los residuos madereros Los bosques de Colombia cubren una superficie de 511 mil km2, lo que representa aproximadamente el 49 % del territorio nacional, aproximadamente 270 mil km2 adicionales se constituyen potencial forestal de los suelos. Cerca del 33% de la madera cortada para fines industriales constituye residuos forestales

10 Los inconvenientes presentados por los carbones ripio o finos se ven atenuados al mezclarlos con la biomasa: Alto contenido de oxígeno: mejora la combustión y disminuye de esta forma el impacto ambiental. El azufre del carbón reacciona con los álcalis de la biomasa, disminuyendo la formación de depósitos corrosivos

11 Proceso de la Co- Gasificación

12 La Co-Gasificación aprovecha las ventajas de ambos energéticos. + BIOMASA CARBÓN

13 Gasificación: Conversión de combustible sólido en combustible gaseoso mediante reacción con oxigeno (aire) y/o vapor de agua. Producto gaseoso: H 2, CO, CO 2,H 2 O, CH 4, N 2, hidrocarburos. Temperaturas: ºC Presiones 1 hasta 30 atm

14 GENERALIDADES BIOMASA Todo material orgánico de origen vegetal, incluye algas, árboles y cultivos Biomasa almacena energía solar (fotosíntesis) enlaces químicos (Cadenas de moléculas que conforma la materia vegetal: celulosa, hemicelulosa, lignina, proteína y triglicéridos.) Biomasas con bajo humedad (<40%), Bajo contenido de metales alcalinos para evitar clinkerización

15 Fotosíntesis Producción de BIOMASA CO 2 +H 2 O+ Luz (CH 2 O)+O 2 Combinaciones de estos átomos conforman celulosa, hemicelulosa y lignina El uso de la biomasa como energético es el proceso inverso de la fotosíntesis

16 GENERALIDADES CARBÓN El carbón es un combustible orgánico originado descomposición de materia vegetal La composición del carbón varía ampliamente por lo que existen diferentes tipos o rangos: lignito hasta antracitas

17

18 Reactor para Co-gasificación

19 Etapas en el Proceso de Gasificación

20 PRINCIPALES REACCIONES: Pirólisis BIOMASA [ C 4.2 H 5.8 O 2.8 ] TAR1 + CHAR1 b1 TAR2 [ CH 0.85 O 0.17 ] + c1 CHAR2 [ CH 0.20 O 0.13 ] + D1 H 2 + e1 CO + g1 CO 2 + h1 CH 4 + p1 C 2 H 6

21 REACCIONES SIGUIENTES: OXIDACIÓN REFORMADO CHAR3, TAR4, CO, H2, CO2, CH4, H2O NUEVA OXIDACIÓN CO, H2, CO2, CH4, H2O

22 Reacción No Nombre Tipo C + O 2 CO 2 Exotérmica: predomina a bajas (1) Oxidación temperaturas C + 1 2O2 CO Exotérmica: predomina a altas (2) temperaturas C + CO2 2CO Endotérmica: más lenta que la (3) Boudouard reacción (4) C + H 2O CO + H 2 Endotérmica: más lenta que la (4) Agua-gas primaria reacción (2) C + 2H 2O CO2 + 2H Agua-gas 2 (5) secundaria C + 2H 2 CH Exotérmica: predomina a alta 4 (6) Metanación presión y alta temperatura CO + H 2O CO2 + H 2 (7) Agua-gas shift Rápida CH 4 + H 2O CO + 3H Reacomodación 2 (8) vapor CH 4 + CO2 2CO + 2H Reacomodación de 2 (9) secado 2C + H O CO + CH (10) Gasificación char Predomina a altas temperaturas 2 2 4

23 Composición media del gas, base libre de nitrógeno: H 2 : 30-40% CO: 20-30% CH 4 : 10-15% CO 2 : 15-20% Otros: 1% H 2 O: 6%

24 Aplicaciones: Generación de energía eléctrica: Plantas IGCC (Integrated gasification combined cycle ), Turbinas de gas, motores Gas de síntesis:h 2 y CO para obtención de metanol, amoniaco y combustibles líquidos Celdas de combustible.

25 Conclusiones

26 Conclusiones La cascarilla de arroz, el aserrín y el cisco de café son recursos prometedores como fuente de energía vía la co-gasificación. El gas obtenido presenta concentraciones de H2, superiores a las obtenidas en las experiencias de gasificación de carbón.

27 Agradecimientos Agradecemos a: COLCIENCIAS SENA Universidad Nacional de Colombia sede Medellín Universidad Pontificia Bolivariana.