Métodos Termoquímicos

 

Los métodos termoquímicos transforman la biomasa por medio de la aplicación de calor (energía térmica). Este método libera la energía contenida en la biomasa, o bien la convierte en un producto con una composición diferente de sólido, líquido y gaseoso, dependiendo de la composición del producto inicial y el proceso utilizado.

Dichos métodos de transformación se encuentran muy desarrollados ya que de una manera u otra vienen siendo utilizados desde hace muchos años. Un ejemplo simple y común, pero ineficiente, de transformación termoquímica es el uso de biomasa seca (madera, pasto) para la cocción o como alternativa de calefacción.

Combustión

Es la oxidación completa de la biomasa por el oxígeno del aire al aplicar altas temperaturas (800 -1000 ºC), en esta reacción se libera agua, gas carbónico, cenizas y calor. Este último es utilizado para el calentamiento doméstico o industrial o para la producción de electricidad.

La tecnología más difundida a escala comercial para llevar a cabo la combustión son las parrillas fijas, horizontales e inclinadas o las móviles y vibratorias. Las calderas de parrilla de biomasa no son diferentes de las usadas con otros combustibles como el carbón, si bien se incorporan modificaciones importantes de diseño para adaptarlas al nuevo combustible. Estas modificaciones pueden ser desde la geometría de la cámara de combustión, hasta las disposiciones de las superficies de intercambio.

En los últimos años se está imponiendo la tecnología de lecho fluido, usado tanto en plantas térmicas como termoeléctricas. La variante más difundida es la de tipo burbujeante, debido a su mayor viabilidad económica en plantas relativamente pequeñas como son las de biomasa.

La tecnología de lecho fluido, presenta la ventaja de trabajar a temperaturas inferiores, lo que disminuye las emisiones de óxidos de nitrógeno y la formación de escorias. También presenta la ventaja de poder trabajar con biomasa heterogénea y con variabilidad del contenido de humedad.

También existen otras tecnologías de menor implantación, los hornos de combustible pulverizado y los de combustión ciclónica.

Pirólisis

Se trata de una combustión incompleta a una temperatura aproximada de 500ºC de la biomasa en condiciones anaerobias, es decir, en ausencia de oxígeno. Se utiliza desde hace mucho tiempo para producir carbón vegetal. Este método libera también un gas pobre, mezcla de monóxido (CO) y dióxido de carbono (CO2), de hidrógeno (H2) y de hidrocarburos ligeros. Este gas, de poco poder calórico, puede servir para accionar motores diesel, para producir electricidad, o para mover vehículos.

Pirólisis Flash

Es una variante de la pirolisis y se realiza a una temperatura mayor, alrededor de 1.000 ºC, y tiene la ventaja de asegurar una gasificación casi total de la biomasa. Se optimiza de esta forma el gas pobre. Las instalaciones en la que se realizan la pirólisis y la gasificación de la biomasa se llaman gasógenos. El gas pobre producido puede utilizarse directamente o puede servir como base para la síntesis de metanol, el cual podría sustituir a las gasolinas para la alimentación de los motores de explosión (carburol).

Gasificación

Es un proceso de combustión incompleta de la biomasa, efectuado a altas temperaturas (700-1200ºC), aunque en general, inferiores a las de combustión. Como producto principal se obtiene un gas combustible compuesto por hidrógeno, metano y monóxido de carbono. El poder calorífico de este gas, se sitúa en torno a los 4 MJ/Nm³.

La gasificación es una alternativa con mejores rendimientos que la combustión en calderas. El empleo de motores diesel o de turbinas de gas para quemar el gas producido puede eleva el rendimiento a valores por encima del 30%, sin embargo ésta es una opción poco extendida.

Los métodos convencionales usan el aire como agente gasificante, si bien en ocasiones se emplea aire enriquecido en oxígeno, aumentando el poder calorífico del gas resultante, al disminuir el contenido de nitrógeno.

El principal problema que presenta la gasificación de biomasa como tecnología para la generación eléctrica es la limpieza del gas resultante del proceso de las impurezas que lo acompañan.

La gasificación tiene una serie de ventajas:

  • El gas producido es más versátil y se puede usar para los mismos propósitos que el gas natural.
  • Puede quemarse para producir calor y vapor y puede alimentar motores de combustión interna y turbinas de gas para generar electricidad.


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