Por: Ricardo Andres Serrano Herreray Michelle Alexandra Soto Cardenas
Durante el último siglo, la humanidad ha desarrollado una vasta industria alrededor de los hidrocarburos y la amplia gama de aplicaciones que estos tienen. Sin embargo, con el pasar de los años y con un futuro cada vez más incierto desde el ámbito ambiental y ecológico, diferentes alternativas al uso de los hidrocarburos han empezado a ser desarrolladas. En esta exhaustiva búsqueda de energías renovables, surge la biomasa como una respuesta viable y con mucho potencial ante la creciente demanda de energía.
Derivada de materia orgánica, producida por actividades naturales o humanas, la energía de la biomasa se obtiene de la energía química almacenada en los residuos. Asimismo, después de someter esta biomasa a un proceso químico denominado pirólisis, se obtienen los bio-aceites, los cuales poseen aplicaciones en agricultura, la industria de productos químicos puros y biocombustibles. Si bien los bio-aceites son una potencial fuente de energía limpia, su desempeño no es el óptimo a comparación de los combustibles fósiles, por lo cual se hace necesario realizar procesos que le den un valor agregado al bio-aceite. La gasificación de este producto, con la cual, se transforma el bio-aceite en gas de síntesis, es utilizada tanto en diferentes procesos de producción de energía, como un intermedio en la generación de biocombustibles.
Pero, ¿Qué es el Bio-aceite? El Bio-aceite es un combustible líquido similar al petróleo basado en biomasas de diferentes orígenes vegetales. Es el producto obtenido de la pirólisis de biomasa y está compuesto principalmente por agua, alquitrán y compuestos oxigenados. Trabajar con base a bio-aceite, presenta algunos retos a solucionar debido a sus propiedades físico-químicas, debido a que el bio-aceite es altamente viscoso, inestable e inmiscible con los hidrocarburos fósiles, además presenta una muy alta corrosividad.
Con el fin de aumentar la viabilidad y rentabilidad de esta potencial energía alternativa, es necesario mejorar dichas propiedades de los bio-aceites, por lo cual se hace imprescindible el proceso de gasificación, el cual consiste en la conversión de compuestos sólidos o líquidos orgánicos en una fase de vapor, también llamada gas de síntesis, y una fase sólida. La gasificación tiene como objetivo transformar el producto previo obtenido de la pirólisis en gas de síntesis mediante reacciones que ocurren a altas temperaturas (800-1100) °C. Para llevar a cabo este proceso de gasificación es necesaria la presencia de agentes de gasificación como lo son: vapor de agua, dióxido de carbono, aire o una mezcla de vapor y aire.
Es importante destacar la variedad de gasificadores que se encuentran en el comercio, además de tener en cuenta la importancia de las diferencias en sus características lo cual, permite que uno u otro sea el ideal para cada proceso. Un tipo de gasificador no es necesariamente adecuado para la gama completa de requerimientos, ya que, esto varía según las variables de este, sus consideraciones y los parámetros para la obtención del gas de síntesis. Los gasificadores se pueden clasificar de diferentes maneras, principalmente sobre el modo de contacto del gas o sólido y el medio gasificante. Se dividen en 3 tipos: de lecho fluidizado, flujo arrastrado y de lecho fija o móvil. Cada uno de estos se subdividen en tipos específicos y presenta un rango de aplicaciones apropiado.
Los gasificadores de lecho móvil emplean un lecho fijo de combustible que se mueve hacia abajo bajo efecto de la gravedad, mientras entra en contacto con un oxidante en flujo a contracorriente o en paralelo. Los gasificadores de lecho fluidizado utilizan un lecho fluidizado burbujeante de partículas inertes como medio de transferencia de calor, mientras que el oxidante sirve como fuente de fluidización. Los gasificadores de flujo arrastrado utilizan una suspensión densa de partículas sólidas finas en el oxidante. La elección de un tipo específico de gasificador está determinada por el uso final del gas, así como por las limitaciones de ingeniería.
Esquema de gasificador de lecho fija o móvil de corriente ascendente [5]
El resultado final de este proceso es el así llamado gas de síntesis o syngas, que no es más que la fase gaseosa obtenida de la gasificación del bio-aceite. Este gas posee alta potencia calorífica por lo que puede ser llamado un combustible gaseoso o un biocombustible y está compuesto por una mezcla de otros gases como CO (monóxido de carbono), H2 (hidrógeno), CH4 (metano), CO2 (dióxido de carbono) e hidrocarburos ligeros y pesados.
En otras palabras, la gasificación del bio-aceite representa una forma de aprovechar los residuos orgánicos, transformándolos en un biocombustible capaz de competir con el gran desempeño de la gasolina y el diesel. Si bien el principal obstáculo en esta energía renovable es que no se encuentra industrializada, su potencial ha hecho voltear la mirada de muchos científicos e ingenieros, prometiendo ser los cimientos en el camino hacia un futuro donde la energía se obtenga de fuentes mucho menos contaminantes.
REFERENCIAS:
[1] Mou Zhang, Han-Ping Chen, Ying Gao, Rui-Xue he, Hai-Ping Yang, Xian-Hua Wang, & Shi-Hong Zhang. (2010). EXPERIMENTAL STUDY ON BIO-OIL PYROLYSIS/GASIFICATION BioResources. https://ojs.cnr.ncsu.edu/index.php/BioRes/article/view/BioRes_05_1_0135_Zhang_CGHYWZ_BioOil_Pyrolysis_Gasification.
[2] Antonio Molinoa, Simeone Chianese b , Dino Musmarra. (2016). Biomass gasification technology: The state of the art overview. Journal of Energy Chemistry.
[3] A. Molino, S. Chianese and D. Musmarra, "Biomass gasification technology: The state of the art overview", Journal of Energy Chemistry, vol. 25, no. 1, pp. 10-25, 2016. Available: 10.1016/j.jechem.2015.11.005.
[4] D.T. Howe. (2013). Biomass gasification: Process overview, history and development. https://www.researchgate.net/publication/289200546_Biomass_gasification_Process_overview_history_and_development
[5] Basu, P. (2010). Biomass Gasification Design Handbook. Academic. https://www.sciencedirect.com/book/9780123749888/biomass-gasification-and-pyrolysis?via=ihub=