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Generación Energética a partir de Biomasa Residual Colombiana
Departamento de Ingeniería Mecánica y MecatrónicaDepartamento de Ingeniería Mecánica y MecatrónicaDepartamento de Ingeniería Mecánica y MecatrónicaDepartamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 1 de 21
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
Contenido
1. Biomasa como Fuente Energética
2. Tecnologías de Transformación
3. Ejemplos de Procesamiento
3.1 Nivel de laboratorio
Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 2 de 21
3.1 Nivel de laboratorio
3.2 Nivel planta piloto
4. Perspectivas
Residuos agroindustriales colombianos
Cultivo Producción / ton/año
Residuo Producción / ton/año
Fruto de palma de
3´500.000 Cuesco 206.000
Fibra 380.000
Biomasa: Fuente Energética
Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 3 de 21
palma de aceite
Fibra 380.000
Café Verde 700.000 Cascarilla 145.000
Caña de azúcar
21´500.000 Bagazo 5´900.000
Arroz 1´700.000 Cascarilla 500.000
Biomasa: Fuente Energética
Materia Orgánica
Lignina (25 %)
Celulosa (35 %)
Hemicelulosa (25%)
c (50-65%)
h (3-6%)
n (1-3%)
h (3-6%)
c (50–65 %)
n (1-3%)
Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 4 de 21
Ceniza
Extractivos (15 %)
Contenido de Agua (1)
Contenido de Cenizas (2)
Materia Volatil (3)
w
a
M.V.
5-15 %
1-6 %
75-95 %
Análisis Próximo
s (máx 1%)o (35-45%)
Análisis Últimoo (35-45 %)
smáx (1%)
C [%] H [%] N [%] O(1)[%]
Cuesco de Palma
52.8 5.7 <1 40.5
Fibra de Palma
48.7 6.3 <1 44.4
Biomasa: Fuente Energética
ANÁLISIS ELEMENTAL
Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 5 de 21
Palma48.7 6.3 <1 44.4
Cascarilla de Cafe
50.3 5.3 <1 43.8
Bagazo de Caña
53.1 4.7 <1 41.7
Madera 51.6 6.3 <1 41.5
ANÁLISIS PRÓXIMO [%]PODER CALORÍFICO
[MJ/Kg]
humedad M.V. ceniza PCS(1)
Cuesco de Palma
11.2 79 1.7 22.2*
Fibra de 5.2 79 5.2 18.4
Biomasa: Fuente Energética
Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 6 de 21
Fibra de Palma
5.2 79 5.2 18.4
Cascarilla de Cafe
10.1 82 1.2 18.7
Bagazo de Caña
15.0 87 8.1 17.9
Madera** 6.0 90 1.0 20.0
** Mc Kendry, P. Bioresource Technology 83 (2002) 37-46
Procesos Bioquímicos
Procesos
Tecnologías de Transformación
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Procesos Termoquímicos
Procesos Físico-Químicos
Pirólisis Sólido
GasGasificaciónProcesos
Gas de Síntesis
Procesamiento Secundario
Tecnologías de Transformación
Carbón Activado
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LíquidoLicuefacción
Combustión
Procesos Termoquímicos
Síntesis
Combus-tibles
Energía Eléctrica o Mecánica
Reactor
Temperatura Reacción química
Transformación Termoquímica
Tecnologías de Transformación
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Temperatura
PresiónGas de reacción o gas inerte
BiomasaTiempo
Sólido
Líquido
Gas(Catalizador)
el.
Balanza
Condensado
Sistema de Enfriamiento
Termo-
H2
O2,CO,CH4
Analizadores mezcla gas
Ejemplos de procesamiento
Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 10 de 21
Reactor
Gas de reacción
N2
Termo-elemento
Muestra
O2,CO,CH4
CO2
Contador de gasGas
mezcla gas
60
80
100ua
l/B
M/%
Inic
ial*
6
8
10
12
M/%
Inic
ial*
Masa
CO
CO2
Ejemplos de procesamiento
Pirólisis de cuesco de palma
Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 11 de 21
0
20
40
Mas
aR
esid
u
0
2
4
6
Gas
/BM
200 400 600 800 1.000
Temperatura / ºC
CO
CH4 H2
* Valores en base seca y libres de ceniza
k = 10 K/min, Tf = 1000 °C, 2 mm < x < 3 mm
0,6
0,8
1,0
H2O
(CO,CO ,H ,CH ,CnHm)2 2 4
Gases
Rango óptimopara la producción
Gases
Gasificación de Carbonizado de Cuesco de Palma
:30%
Ejemplos de procesamiento
Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 12 de 21
0,0
0,2
0,4
0,6
0 10 20 30 40 50 60 70
Tiempo de Gasificación / min
Carbonizado
Ceniza
para la producciónde carbón activado
Reactores utilizados en la transformación termoquímica de biomasa Gas producido
Gas producidoBiomasa
Gas producido
Gas barrido u oxidación
Ejemplos de procesamiento
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Lecho Fluidizado
Biomasa
Lecho Fijo
Gas barrido u oxidación
Producto sólido
Lecho Móvil
Biomasa
Gas barrido u oxidación
Gasificador de lecho fijo
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Gasificador de lecho fijo
60
70
80
90
100
af/%
H2
CO2
CH4
COC2H4CH20 Promedio: 50 %
Gasificación completa
Hu = 12,01 MJ / m3= 0,82 kg / m3ρ
Hu = 12,64 MJ / m3= 0,88 kg / m3ρ
PCI PCI
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0
10
20
30
40
50
Mas
a,da
850 ºC 900 ºC
Tipo de gas Valor / MJ/m3
Biogas 18 - 27
Gas Pirolisis 12
Gasificación Oxígeno 10
Ejemplos de procesamiento
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Gasificación Oxígeno 10
Gasificación con Aire 5
Gasificación con H2O
Gas Natural
12
37 - 50
Reactor
MotorG
Cuesco de palma (húmedo)
Vapor de agua
2,5 kW
4,3 kg/h
Perspectivas
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Reactor
Adecuación
Quemador
Hogar en ZNI
15 kW
6 kW
9 kW
Perspectivas
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Perspectivas
Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 19 de 21
Perspectivas
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¡Gracias por su atención!
Sonia Rincón Prat
Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 21 de 21
Sonia Rincón Prat
Tel. 3165000 Ext. 14109
Of. 400 Edif. 453