Producción de energía de biomasa

Una fuente de energía alternativa a los combustibles fósiles, inmediatamente disponible está constituido por la explotación de biomasa orgánica.

La producción de electricidad a partir de biomasa orgánica como alternativa a los combustibles fósiles es posible y en este momento ya existen plantas de producción combinada de calor y electricidad que explotan este tipo de combustibles., Sin embargo, estos procesos deben ser llevados a cabo por grandes plantas para que sean económicamente sostenibles..

Ejemplos de aplicaciones en el sector pueden ser procesos de pirólisis o gasificación mediante aire u oxígeno.

En el caso de pirólisis simple es posible obtener gases con un poder calorífico moderado (15 MJ / m3), pero con rendimientos bajos en relación a la masa de materia orgánica utilizada, mientras que con respecto a la gasificación del aire, los rendimientos de gas son mejores, pero el poder calorífico (4-8 MJ / m3) está deprimido por la gran cantidad de nitrógeno presente. La gasificación con oxígeno tiene un buen poder calorífico del gas producido., pero con la desventaja del alto costo asociado con el uso del agente oxidante.

En los últimos años, los esfuerzos se han centrado en el estudio y desarrollo del proceso denominado "pirogasificación" para superar los inconvenientes destacados por otros procesos térmicos y termoquímicos para el tratamiento de biomasa..

La "pirogasificación" es un proceso basado en una degradación termoquímica de la biomasa con la formación de

  • gas con alto poder calorífico
  • fracción líquida (reciclable como biocombustible)
  • fracción sólida

La fracción sólida consiste esencialmente en carbono que puede gasificarse parcialmente., en virtud de las altas temperaturas alcanzadas, con la formación de otro gas combustible que consiste en una mezcla en partes iguales de monóxido de carbono e hidrógeno.

De esta forma se incrementa el poder calorífico del gas producido gracias a la cantidad adicional de moléculas combustibles a expensas del dióxido de carbono..

El carbón residual se puede transportar al generador de calor donde reacciona con el aire desarrollando el calor necesario para mantener el proceso.. También se podría considerar su uso como material base para la generación de GAC. (Carbón activado granular), carbón activado granular con alto poder de adsorción utilizado para la depuración de agua o para el tratamiento de contaminantes en corrientes gaseosas.

El aire introducido en este sistema no contamina el gas combustible producido, pero actúa como oxidante para generar el calor necesario para la reacción.

La fracción líquida se puede utilizar en parte para alimentar el generador de calor. (fracción pesada) y en parte (fracción ligera) como gasificante en la fase de gasificación en ausencia de aire / oxígeno.

El gas que sale del reactor se separa de la fracción líquida mediante operaciones de lavado., seguido de enfriamiento y filtración y finalmente recogido en un tanque de acumulación utilizado para alimentar el generador de corriente eléctrica.

El calor se puede recuperar tanto del generador de energía como del sistema de enfriamiento del reactor. (sistema de cogeneración).

La mayoría de las plantas construidas están equipadas con un motor de combustión interna de cuatro tiempos acoplado a un alternador para inyectar electricidad a la red..

El suministro de energía de las plantas puede incluir la introducción de varios tipos de biomasa vegetal o animal., como astillas de madera y madera de desecho en general, orujo de aceitunas seco, residuos de la destilación de orujos, excrementos de origen animal y otros.

En el territorio italiano podemos encontrar numerosas plantas experimentales y solo una fracción muy pequeña de estas obras de forma semicontinua.

El potencial es aproximadamente mediano-pequeño incluido en un rango que va desde unas pocas decenas de KW hasta 1 MW de energía eléctrica generada.

En los casos de estudio estudiados, obviamente se destaca la dificultad de la gestión de los sistemas antes mencionados, principalmente debido al severo mantenimiento del sistema requerido debido a la complejidad del sistema., altas temperaturas de funcionamiento y contaminantes generados en el proceso.

Las variables de diseño que no son puramente ingeniería de plantas también son numerosas y entre ellas, por ejemplo, se debe considerar la estructura molecular de la biomasa., la temperatura de reacción y la naturaleza intrínseca "complicada" de la combustión.

Las plantas de biomasa orgánica son, por tanto, uno de los aspectos de ingeniería de interés y todavía con un amplio margen de optimización., tanto desde el punto de vista del proceso como desde el punto de vista de la ingeniería de la planta.

Marco Ceresa
Ingeniero químico