Revista de gestión de zonas costeras

Abstracto

Un nuevo proceso de gasificación de virutas de madera para la alimentación de gas de síntesis limpio en grupos electrógenos diésel de combustible dual

Ferruccio Pittaluga,

Desde 2011, la innovadora PYME Tecnoforest Ltd. (anteriormente una spin-off académica de la Universidad de Génova) ha orientado su actividad hacia la experimentación de tecnologías existentes y el desarrollo de nuevas tecnologías de gasificación de virutas de madera a pequeña escala destinadas a garantizar la autosuficiencia eléctrica y térmica a las empresas rurales de los sectores forestal y agrícola (www.tecnoforest.wordpress.com). Por otro lado, el alto contenido de contaminantes de sus productos (syngas y biochar), común tanto a los gasificadores de corriente descendente como a los de corriente ascendente, se ha convertido en el principal obstáculo que impide, en ausencia de medidas de reducción difícilmente asequibles, una amplia penetración tanto en el sector agrícola como en el de las energías renovables.
Gracias al novedoso proceso de gasificación por lotes desarrollado recientemente en Tecnoforest Ltd., se libera un syngas sin alquitrán desde la boquilla superior del gasificador, mientras que en la parte inferior se produce un residuo sólido formado por un biochar altamente limpio, muy adecuado, como lo atestigua la certificación oficial, tanto para aplicaciones agronómicas como para otras aplicaciones bastante diversificadas. El proceso mencionado se lleva a cabo, en modalidad discontinua, dentro de un reactor provisto de capacidad de inclinación para permitir la descarga del biocarbón caliente al final del proceso, después de lo cual se puede reiniciar inmediatamente un nuevo "ciclo de gasificación". Los detalles se dan en las referencias [6,7]. El nombre del gasificador productor de biocarbón es SynChar: está disponible para su compra en línea en el sitio web [8]. El mismo proceso básico, que en SynChar se basa en la convección natural, se puede convertir en un funcionamiento continuo de aire forzado proporcionando al reactor un soplador de aire inferior, así como un alimentador de virutas de madera montado lateralmente, es decir, una unidad motorizada de tolva-sinfín. En este caso, el gas de síntesis sin alquitrán se puede alimentar a un quemador de calentador de agua o transportar a una unidad de calentamiento de aire. Las aplicaciones más adecuadas serían para la calefacción de invernaderos, tal vez incluso con la clara ventaja de permitir inducir la fertilización carbónica del aire ambiente, que, por supuesto, se limitará a las horas de sol. Si las dimensiones de las astillas de madera se mantienen en el rango de 1 a 3 cm y su contenido de humedad no supera el 25%, el proceso de gasificación resulta bastante eficiente, como lo atestigua un residuo sólido notablemente bajo, compuesto únicamente de cenizas limpias. El nombre del generador de gas de síntesis para aplicaciones térmicas es SynBurner: sus principales características con datos detallados de rendimiento se presentan en las referencias [6,7]. También está disponible para su compra en línea en el sitio web [8].
El proceso de gasificación impulsado por soplador, ligeramente presurizado, que tiene lugar en el reactor SynBurner ha sido rediseñado recientemente para una configuración operada por succión. Esta última modalidad, excepto por la presión (ahora inferior a la atmosférica), se parece en gran medida, en diseño y funcionalidad, a la contraparte anterior, pero, lo más importante, permite de esta manera alimentar directamente motores de combustión interna estacionarios para la generación combinada de calor y energía (CHP). El reactor que implementa la disposición anterior se llama SynGen: una de sus características distintivas, realmente única en el escenario tecnológico actual de los gasificadores de astillas de madera, es que es adecuado para alimentar con gas de síntesis no solo motores de encendido por chispa sino también motores de encendido por compresión (diésel). En realidad, es precisamente esta última modalidad la que se está desarrollando actualmente en Tecnoforest Ltd. En el caso más simple, los motores diésel son típicamente de tipo de combustible dual, en el que el aire se premezcla con gas de síntesis antes de la válvula de admisión y se inyecta una pequeña cantidad de combustible líquido (por ejemplo, aceite vegetal usado) solo para fines de ignición. Una modalidad alternativa muy peculiar, aunque realmente desafiante, que actualmente se encuentra bajo investigación, se basa en la intención de aumentar la tendencia de autoignición del gas de síntesis, es decir, su índice de cetano, induciendo una etapa temprana de una reacción de FP de gas a líquido (Fischer-Tropsch) gracias al efecto catalítico de la lana de hierro oxidada que encuentra la corriente de gas de síntesis justo antes de ser premezclada con aire. Todavía se necesita más experimentación para verificar, además de las propiedades de ignición que acabamos de analizar (en ambos casos anteriores,
es decir, las modalidades de "combustible dual" y FP), la consecución de una calidad de "grado de motor" para el gas de síntesis. Este último problema no se refiere a la presencia de alquitrán, ya que su concentración se ha determinado definitivamente como muy baja, sino al posible arrastre de partículas finas de carbón dentro de la corriente de gas de síntesis. Para abordar este problema, se ha instalado un separador ciclónico de múltiples vórtices muy eficiente antes de la admisión al motor.
En muchos aspectos, el reactor SynGen parece una "innovación apropiada" bastante peculiar: de hecho, logra superar las limitaciones bien conocidas de los gasificadores de corriente descendente (y ascendente) estándar sin recurrir a un diseño más complejo, sino más bien implementando una fuerte simplificación de la tecnología. De esta manera, la mala calidad del gas de síntesis y las tediosas y frecuentes necesidades de mantenimiento que se encuentran típicamente al operar gasificadores estándar, resultan ser solucionadas adecuadamente con la tecnología SynGen gracias a un diseño muy simple y una estructura extremadamente robusta. Las características más importantes que contrarrestan la formación de contaminantes pirolíticos dentro del gas de síntesis son la provisión de "hogar flotante" y el pequeño volumen, dentro del reactor, ocupado por la columna de virutas de madera [6,7]. Recientemente, en el Laboratorio de Gasificación de Tecnoforest, todos los aspectos anteriores relacionados con el reactor SynGen, en particular su notable confiabilidad para mantener de manera segura el funcionamiento continuo durante períodos de tiempo prolongados, se han considerado adecuados para justificar la alimentación de su gas producido a un motor diésel que impulsa un generador eléctrico. La unidad generadora de energía ahora está siendo sometida a pruebas de rendimiento que se informarán y discutirán en la presentación detallada.