Conferencia Farid Chejne Janna

La Co-Gasificación Biomasa y
Carbón una Alternativa Limpia
para Colombia.
Farid Chejne J.,
Fco, I.M., Ph.D,
Profesor Universidad Nacional de
Colombia
CONTENIDO
„
„
„
„
Introducción.
Proceso de la Co – Gasificación
Ensayos experimentales.
Conclusiones.
Proyecto de Cooperación
$ 136´124.000
&
$
$ 105´744.000
467´536.000
$225.668.000
Introducción
DESDE 1990
PROYECTO GASIFICACIÓN
En el año 2003 el arroz en Colombia:
• Cultivo: 500 mil hectáreas (13% del área
cosechada),
es
el
tercer
producto
agrícola en extensión, después del café y
el maíz.
• Producción: Dos millones y medio de
toneladas métricas de arroz paddy (6% del
valor de la producción agropecuaria y el
10% de la actividad agrícola Colombiana).
generando
desecho
500000
toneladas
de
En el año 2003 el café en Colombia:
• Cultivo: 750 mil hectáreas (13% del área
cosechada y el 30% de los cultivos
transitorios).
• Producción: 700 mil toneladas (20% del área
cosechada,
el
34%
de
los
cultivos
permanentes, el 10% del valor de la
producción agropecuaria y el 18% de la
actividad agrícola colombiana).
generando 140000 toneladas de desecho.
Con respecto a los residuos madereros
„
Los
bosques
de
Colombia
cubren
una
superficie
de
511
mil
km2,
lo
que
representa aproximadamente el 49 % del
territorio nacional, aproximadamente 270
mil
km2
adicionales
se
constituyen
potencial forestal de los suelos.
„
Cerca del 33% de la madera cortada para
fines industriales constituye residuos
forestales
Los inconvenientes presentados por los
carbones ripio o finos se ven atenuados al
mezclarlos con la biomasa:
„
Alto contenido de oxígeno: mejora la
combustión y disminuye de esta forma el
impacto ambiental.
„
El azufre del carbón reacciona con los
álcalis de la biomasa, disminuyendo la
formación de depósitos corrosivos
Proceso de la CoGasificación
La Co-Gasificación aprovecha
las ventajas de ambos
energéticos.
+
BIOMASA
CARBÓN
Gasificación:
Conversión de combustible sólido en
combustible gaseoso mediante reacción
con oxigeno (aire) y/o vapor de agua.
Producto gaseoso: H2, CO, CO2,H2O, CH4,
N2, hidrocarburos.
Temperaturas:500-1400ºC
Presiones 1 hasta 30 atm
GENERALIDADES BIOMASA
‰
Todo material orgánico de origen vegetal,
incluye algas, árboles y cultivos
‰
Biomasa almacena energía solar
(fotosíntesis) enlaces químicos (Cadenas de
moléculas que conforma la materia vegetal:
celulosa, hemicelulosa, lignina, proteína y
triglicéridos.)
‰
Biomasas con bajo humedad (<40%), Bajo contenido
de metales alcalinos para evitar clinkerización
Fotosíntesis Producción de BIOMASA
CO2+H2O+ Luz
(CH2O)+O2
Combinaciones de estos átomos
conforman celulosa, hemicelulosa
y lignina
El uso de la biomasa como energético
es
el
proceso
inverso
de
la
fotosíntesis
GENERALIDADES CARBÓN
‰
‰
El carbón es un combustible
orgánico originado descomposición
de materia vegetal
La composición del carbón varía
ampliamente por lo que existen
diferentes tipos o rangos: lignito
hasta antracitas
Reactor para Co-gasificación
Etapas en el Proceso de Gasificación
PRINCIPALES REACCIONES:
Pirólisis
BIOMASA [ C4.2H5.8O2.8 ]
TAR1 + CHAR1
b1 TAR2 [ CH0.85O0.17 ] + c1 CHAR2 [ CH0.20O0.13 ] +
D1 H2 + e1 CO + g1 CO2 + h1 CH4 + p1 C2H6
REACCIONES SIGUIENTES:
„
OXIDACIÓN
REFORMADO
CHAR3, TAR4, CO, H2, CO2, CH4, H2O
„
NUEVA OXIDACIÓN
„
CO, H2, CO2, CH4, H2O
Reacción
C + O2 ⇔ CO2
No
(1)
C + 1 2 O2 ⇔ CO
(2)
C + CO2 ⇔ 2CO
(3)
C + H 2 O ⇔ CO + H 2
(4)
C + 2 H 2 O ⇔ CO2 + 2 H 2
(5)
C + 2 H 2 ⇔ CH 4
(6)
CO + H 2 O ⇔ CO2 + H 2
CH 4 + H 2 O ⇔ CO + 3H 2
(7)
(8)
CH 4 + CO2 ⇔ 2CO + 2 H 2
(9)
2C + H 2 O ⇔ CO2 + CH 4
(10)
Nombre
Tipo
Exotérmica: predomina a bajas
Oxidación
temperaturas
Exotérmica: predomina a altas
temperaturas
Endotérmica: más lenta que la
Boudouard
reacción (4)
Endotérmica: más lenta que la
Agua-gas primaria
reacción (2)
Agua-gas
secundaria
Exotérmica: predomina a alta
Metanación
presión y alta temperatura
Agua-gas shift
Rápida
Reacomodación
vapor
Reacomodación de
secado
Gasificación char Predomina a altas temperaturas
Composición media del gas,
base libre de nitrógeno:
‰
‰
‰
‰
‰
‰
H2: 30-40%
CO: 20-30%
CH4: 10-15%
CO2: 15-20%
Otros: 1%
H2O: 6%
Aplicaciones:
‰
Generación de energía eléctrica:
Plantas IGCC (Integrated
gasification combined cycle ),
Turbinas de gas, motores
‰
Gas de síntesis:H2 y CO para
obtención de metanol, amoniaco y
combustibles líquidos
‰
Celdas de combustible.
Conclusiones
Conclusiones
„
„
La cascarilla de arroz, el aserrín
y el cisco de café son recursos
prometedores como fuente de energía
vía la co-gasificación.
El gas obtenido presenta
concentraciones de H2, superiores a
las obtenidas en las experiencias
de gasificación de carbón.
Agradecimientos
Agradecemos a:
„ COLCIENCIAS
„ SENA
„ Universidad Nacional de Colombia sede
Medellín
„ Universidad Pontificia Bolivariana.