Ingeniería en energía
Materia:
Laboratorio y
seminario en energía biomasica
“LICUEFACCIÓN DE LA BIOMASA”
Nombre del profesor:
I.Q. Verónica
Ávila Vázquez
Nombre del alumno:
Leobardo Dionisio
Jiménez muñoz
19 de julio de 2012
Fresnillo. Zacatecas.
v
Índice:
·
Contenido
·
Objetivos:
·
Introducción
·
Desarrollo
·
Conclusiones
·
Glosario
·
Referencias
Contenido:
¿Qué
es licuefacción?
¿Cómo
se realiza?
¿Qué
procesos se presentan en ella?
Objetivos:
El
objetivo de la investigación es dar a conocer la importancia de la licuefacción
que se lleva a cabo en la biomasa que nos ayuda a que las materias orgánicas en
proceso de generación energética entren en descomposición y así poder extraer
el mayor porcentaje de energía proveniente de estos materiales, ver qué
condiciones deben cubrirse para llevarlo a cabo y que se vuelva lo más óptimo
posible
Introducción:
El
mundo asiste a un déficit de materias primas, particularmente en el sector energético
agravado principalmente por las desfavorables implicaciones medioambientales
derivadas de una cultura de consumo asentada en la explotación de recursos no
renovables. El camino que va hacia u desarrollo sostenibles de recursos pasa por la utilización de nuevas fuentes de
recursos donde la biomasa y en particular la lignocelulosa, se contempla como
una fuente necesaria dada su ubicuidad, disponibilidad y carácter poco
contaminante. Ante la decaída de los combustibles fósiles es reconocida como la
mayor fuente de energía renovable en el mundo
Desarrollo:
Es un procesamiento previo en la biomasa para su posterior generacion de energia. La
licuefacción de biomasa se basa en la hidrogenación indirecta. Las moléculas
complejas de celulosa y lignina son rotas, el oxígeno es removido, y se
adicionan átomos de hidrogeno. El producto de esta reacción es una mezcla de
hidrocarburos que al enfriarse se condensan en un líquido.
Este
proceso de licuefacción la biomasa se calienta con vapor y monóxido de carbono,
o hidrogeno y monóxido de carbono, la biomasa no necesita ser seca como la
mayoría de los procesos de gasificación, dado que en el proceso se adiciona agua. La licuefacción de
biomasa por hidrogenación se ha logrado a escala pequeña con residuos urbanos,
varios residuos agrícolas, pecuarios y forestales, encontrándose todavía el
método en etapa de desarrollo.
La
biomasa se trata en un medio acuoso a temperaturas del orden de entre 300-400
°C y altas presiones 120-200 bar durante
5-15 minutos. Los rendimientos energéticos alcanzan el 75%
Con
respecto al aprovechamiento energético cada vez se está impulsando más a la
inclusión del material “lignocelulosico” dentro de las fuentes de energía,
debido a la creciente necesidad de buscar nuevas fuentes alternativas de
petróleo y carbón y por cuestiones medioambientales, sin olvidar los cambios en
países terceros, la seguridad de aprovisionamiento y aspectos socio económicos
relacionados con el sector rural.
Se
han realizado estudios experimentales de licuefacción con algunos tipos de
madera como cunninghania lanceolata, fraxinus mandshurica, pinus massoniataa y
populus tomentosa.
Por
otro lado, la licuefacción hidrotermica implica convertir la biomasa en un líquido
aceitoso por contacto de la biomasa con agua a elevadas temperaturas entre
300-350 °C con suficiente presión para mantener el agua en fase liquida entre
12-20 MPa y tiempos de residencia por
encima de 30 minutos.
Básicamente, el proceso de licuefacción consiste en reducir
la materia prima con hidrógeno y/o monóxido de carbono para obtener una
fracción gaseosa, constituida fundamentalmente por anhídrido carbónico y
metano, y una fracción líquida que puede ser considerada como un combustible
sintético.
Existen tres alternativas para realizar el proceso de
licuefacción y convertir el residuo empleado en un aceite combustible:
I)
Hidrogenación catalítica bajo presión
en un solvente hidrogenado. Los catalizadores empleados son Níquel-Raney o
sales de níquel y la presión inicial de hidrógeno es del orden de 70 bares. El disolvente
suele ser una mezcla agua-metanol o agua-dioxano.
II)
Licuefacción en una disolución alcalina
orgánica. Se emplea un disolvente orgánico pesado y agua bajo presión de una
mezcla de CO e H2. El aceite obtenido tiene un amplio contenido de fenol y
productos carbonílicos.
III)
Licuefacción en solución acuosa
alcalina. Después de una pre hidrólisis a 180 ° C con 5% de ácido sulfúrico el
residuo es sometido a licuefacción bajo una presión parcial de 70 bares de CO a
300 °C en presencia de catalizadores como carbonato de sodio, carbonato de
potasio, cloruro férrico o HI.
Obsérvese que la licuefacción de biomasa se puede llevar a cabo
con hidrógeno, monóxido de carbono o mezclas de ambos. Contrariamente a lo que
ocurre con el petróleo, la licuefacción de biomasa consiste en una eliminación
de oxígeno y tanto hidrógeno como monóxido de carbono se combinan con el mismo.
Por el contrario, el proceso de licuefacción de petróleo (proceso en el que se
inspira la licuefacción de biomasa) es verdaderamente una hidrogenación y sólo
es posible la utilización de hidrógeno.
El objetivo de cualquiera de las tres alternativas expuestas
es convertir diferentes formas de biomasa en aceites que sean más fácilmente
transportables, manejables y, por supuesto, de buenas características como
combustibles.
El objetivo de cualquiera de las tres alternativas expuestas
es convertir diferentes formas de biomasa en aceites que sean más fácilmente
transportables, manejables y, por supuesto, de buenas características como
combustibles.
A pesar de lo atractivo del proceso desde un punto de vista
económico, social e incluso ecológico existen aún muchos problemas por
resolver. Así, las reacciones implicadas en el proceso de licuefacción son poco
conocidas desde el punto de vista analítico y el mecanismo aún no ha sido establecido
correctamente. Por ejemplo, uno de los problemas actuales es el excesivo grado
de división de los productos obtenidos, lo que obligaría a una separación
obviamente costosa.
La alta y variada gama de productos finales plantea en
ocasiones dudas sobre su utilización. Por ejemplo, es muy frecuente, bajo
ciertas condiciones, que la fracción de productos fenólicos y naftenos sea
verdaderamente alta. En estas ocasiones se opta por utilizar estas fracciones
como fuente de productos químicos (producción de resinas fenólicas, aditivos
para gasolinas, producción de antioxidantes, etc.) y no como fuente de líquidos
combustibles.
Por estos motivos las investigaciones actuales se centran en
estudiar las condiciones óptimas para alcanzar una determinada conversión y una
alta selectividad en los productos deseados, lo que hace necesario investigar
el efecto de la presión, tiempo de residencia, temperatura, presencia de catalizadores,
tipos de disolventes y problemas de transferencia de materia y calor.
Existen
varias plantas de demostración para la licuefacción de biomasa sobre todo, de
madera, pero la licuefacción de otros subproductos lignocelulosicos esta aun en
la fase de experimentación.
Conclusiones:
La
licuefacción es importante alternativa, opción por la cual mediante se permite
la maleabilidad de biomasa, que mediante este proceso se pueden llevar a cabo generación
de un combustible y en buenos costos aunque su gran problema es que no tiene
bases firmes sigue en experimentación la extracción de energía mediante este
proceso, pero de la gran gama que existe para la extracción de productos energético
licuefacción es una gran opción una gran alternativa
Glosario:
La lignocelulosa:
Es el principal componente de la pared
celular de las plantas, esta biomasa producida
por la fotosíntesis es la fuente de carbono renovable más prometedora para
solucionar los problemas actuales de
energía
Referencias:
Departamento
de ingeniería química. Facultad de ciencias experimentales
Energía
de la biomasa Jaime A. Moragues y Alfredo T. Rapallini
Escuela
superior de ingenieros en Sevilla
La
nueva generación de combustible: biocombustibles
