Generación Energética a partir de Biomasa Residual Colombiana

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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

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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

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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%)

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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Perspectivas

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Sonia Rincón Prat

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