Estudio cinético y evaluación exergética del rendimiento de gasificación de residuos olivícolas

FERNANDEZ, ANABEL; ZALAZAR GARCIA, DANIELA INES

San Juan

Congreso; I Congreso Binacional de Investigación Científica (Argentina - Chile) - V Encuentro de Jóvenes Investigadores; 2017

Universidad Nacional de San Juan; la Universidad Católica Cuyo; la Universidad de La Serena, Central, Santo Tomás y Pedro de Valdivia de la República de Chile

La demanda energética se ha convertido gradualmente en un factor crítico para el sector industrial internacional. Por esta razón se han desarrollado y promovido las tecnologías basadas en fuentes de energía renovables, como los residuos de biomasa [1]. La utilización de residuos de biomasa, como sustituto de los biocombustibles fósiles, tiene es ventajoso ambientalmente, debido a que la producción de energía y su uso sostenible permite absorber CO2 durante el crecimiento de la biomasa. Este ciclo dura periodos cortos de tiempos, lo que permite confirmar que el balance de emisiones de CO2 es cero cuando se utiliza fuentes energéticas a partir de la biomasa [2]. Recientemente, para desarrollar la energía obtenida a partir de biomasa de desechos, se han realizado varios trabajos; particularmente sobre la pirólisis y la gasificación debido a estos procesos térmicos son métodos eficaces y atractivos [3, 4]. Teniendo en cuenta la gasificación, convierte los residuos de biomasa en gas de bajo valor calorífico, generalmente denominado gas de síntesis. Este producto se utiliza más adecuadamente para producir electricidad a través de motores de combustión interna o turbinas de gas [5]. Las diferentes variables operativas tienen una alta influencia en el comportamiento de la gasificación: las materias primas usadas, temperatura (T), relación de equivalencia (ER, suministro de aire / aire estequiométrico) y suministro de moles de vapor / mol biomasa (SBR) [6]. Con el fin de evaluar el rendimiento de la gasificación, el análisis de exergía puede ser empleado (basado en la segunda ley de la termodinámica). Por otro lado, considerando el comportamiento cinético, la gasificación de los residuos de biomasa se produce en tres etapas: secado (evaporación de la humedad contenida en el sólido), pirólisis (descomposición térmica en ausencia de oxígeno) y último paso asociado a la reacción del char mediante CO2 para producir CO. Cuando el combustible sólido se calienta a temperaturas entre 473 y 648 K en ausencia de un agente oxidante, se piroliza. Los productos del proceso son un sólido (char), hidrocarburos condensables (alquitrán) y gases. Entonces, a temperaturas más altas, la fracción condensable y los gases forman parte de la fase volátil de la pirólisis. La permanencia adicional de las fases sólida y volátil en la zona de reacción, permite su conversión a una fracción de gases (gasificación) [7]. La presencia de alquitrán en la mezcla de gas es el principal problema en el desarrollo tecnológico de los sistemas de gasificación de biomasa. El carbón generado durante la etapa de pirólisis puede reaccionar con vapor de agua, CO2 y oxígeno. Estas reacciones son más lentas que las correspondientes a la fase volátil, sin embargo, contribuyen significativamente a aumentar la cantidad y el valor calorífico del gas de síntesis. Considerando la descripción del proceso de gasificación, el número de reacciones involucradas y sus mecanismos desconocidos, los modelos cinéticos simples no pueden describir las reacciones globales. El objetivo de este trabajo fue caracterizar la cinética de los residuos olivícolas mediante técnicas termogravimétricas utilizando el método de Coats Redfern [7]. Los datos experimentales se ajustaron con varios modelos y cada uno fue evaluado con diferentes parámetros estadísticos. Utilizando el modelo con mejor ajuste, se calculó la energía de activación y el factor preexponencial y se evaluó su variación con la velocidad de calentamiento. Por otro lado y, con el fin de ampliar y mejorar los conocimientos básicos sobre composición y propiedades; y para aplicar este conocimiento para la utilización más avanzada y ambientalmente segura, se presenta un análisis exergético de un proceso de gasificación, teniendo en cuenta la producción de diferentes subproductos.