Biomasa Colombia

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Generación Energética a partir de Biomasa Residual Colombiana Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica Departamento 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

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Page 1: Biomasa Colombia

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

Page 2: Biomasa Colombia

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

Page 3: Biomasa Colombia

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

Page 4: Biomasa Colombia

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%)

Page 5: Biomasa Colombia

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

Page 6: Biomasa Colombia

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

Page 7: Biomasa Colombia

Procesos Bioquímicos

Procesos

Tecnologías de Transformación

Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 7 de 21

Procesos Termoquímicos

Procesos Físico-Químicos

Page 8: Biomasa Colombia

Pirólisis Sólido

GasGasificaciónProcesos

Gas de Síntesis

Procesamiento Secundario

Tecnologías de Transformación

Carbón Activado

Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 8 de 21

LíquidoLicuefacción

Combustión

Procesos Termoquímicos

Síntesis

Combus-tibles

Energía Eléctrica o Mecánica

Page 9: Biomasa Colombia

Reactor

Temperatura Reacción química

Transformación Termoquímica

Tecnologías de Transformación

Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 9 de 21

Temperatura

PresiónGas de reacción o gas inerte

BiomasaTiempo

Sólido

Líquido

Gas(Catalizador)

Page 10: Biomasa Colombia

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

Page 11: Biomasa Colombia

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

Page 12: Biomasa Colombia

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

Page 13: Biomasa Colombia

Reactores utilizados en la transformación termoquímica de biomasa Gas producido

Gas producidoBiomasa

Gas producido

Gas barrido u oxidación

Ejemplos de procesamiento

Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 13 de 21

Lecho Fluidizado

Biomasa

Lecho Fijo

Gas barrido u oxidación

Producto sólido

Lecho Móvil

Biomasa

Gas barrido u oxidación

Page 14: Biomasa Colombia

Gasificador de lecho fijo

Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 14 de 21

Page 15: Biomasa Colombia

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

Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 15 de 21

0

10

20

30

40

50

Mas

a,da

850 ºC 900 ºC

Page 16: Biomasa Colombia

Tipo de gas Valor / MJ/m3

Biogas 18 - 27

Gas Pirolisis 12

Gasificación Oxígeno 10

Ejemplos de procesamiento

Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 16 de 21

Gasificación Oxígeno 10

Gasificación con Aire 5

Gasificación con H2O

Gas Natural

12

37 - 50

Page 17: Biomasa Colombia

Reactor

MotorG

Cuesco de palma (húmedo)

Vapor de agua

2,5 kW

4,3 kg/h

Perspectivas

Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 17 de 21

Reactor

Adecuación

Quemador

Hogar en ZNI

15 kW

6 kW

9 kW

Page 18: Biomasa Colombia

Perspectivas

Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 18 de 21

Page 19: Biomasa Colombia

Perspectivas

Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 19 de 21

Page 20: Biomasa Colombia

Perspectivas

Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 20 de 21

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Sonia Rincón Prat

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