Anl̀isis termodinm̀ico del proceso de gasificacin̤ y balances de energa̕ - Ibarra Taquez Harold Norbey; Batero Lotero Juliana; Universidad Nacional de Colombia (Sede Manizales)
Se realiza un anl̀isis de las condiciones de equilibrio termodinm̀ico de las especies involucradas en el proceso de gasificacin̤ principalmente desarrollado para el aserrn̕ de pino usando un modelo que utiliza el enfoque estequiomťrico, adems̀ se presenta un anl̀isis energťico del proceso de gasificacin̤.Los desechos sl̤idos son uno de los principales problemas de esta p̌oca debido al acelerado crecimiento en su generacin̤ y su disposicin̤ final. Actualmente se ha tratado de buscar alternativas de solucin̤ como el reciclaje, la elaboracin̤ de compostaje, su incineracin̤ e incluso la prevencin̤. Sin embargo, dichas alternativas no han sido suficientes ni totalmente adecuadas al problema, por ejemplo, la incineracin̤ reduce su volumen y convierte los residuos en una forma de energa̕ (Waste-to-energy: WTE.) pero los gases que se producen en dicho proceso generalmente son tx̤icos y no pueden ser liberados a la atms̤fera sin un previo tratamiento, lo que implica una infraestructura grande y costosa. [1] Actualmente la gasificacin̤ termoqum̕ica de la biomasa es una alternativa prominente para solucionar este problema y para afrontar una nueva necesidad, la produccin̤ de nuevas fuentes de energa̕ ante la crisis mundial de los combustibles fs̤iles. [2]. La gasificacin̤ es un proceso de accin̤ třmica en la cual la cantidad de oxg̕eno alimentado al sistema es inferior al necesario para transformar los elementos qum̕icos presentes en la biomasa en las formas oxidadas estables (CO2, H2O) de tal forma que la biomasa pueda ser convertida en gas de sn̕tesis (CO, H,) y otras sustancias en menor cantidad. Tambiň el agua puede convertirse en un agente gasificante a temperatura elevada, donde reacciona en un esquema semejante a una mezcla O2/biomasa. La gasificacin̤ es una importante tecnologa̕ medioambiental que contribuye a cumplir los requerimientos impuestos por el protocolo de Kyoto, debido a que se utiliza en tecnologa̕s de combustin̤ limpia [3]. Incluso en Colombia se incursion ̤con proyectos en esta tecnologa̕, como lo reporta una publicacin̤ de la Universidad Nacional, especf̕icamente en Nueva Pampa, vereda de Necocl,̕ Antioquia. Los habitantes de este casero̕ tienen electricidad tras ms̀ de una dčada sin este servicio, gracias a un gasificador que transforma en energa̕ una cantidad de biomasa (troncos de madera y r̀boles) que trae el ro̕ Atrato al Golfo de Urab ̀dentro de un proyecto piloto adelantado por la Universidad Nacional de Colombia y el instituto de planificacin̤ y promocin̤ de soluciones energťicas para las Zonas no interconectadas, IPSE[4]. Se estudi ̤el proceso de gasificacin̤ a partir de un modelo termodinm̀ico estequiomťrico de equilibrio qum̕ico, el cual es una herramienta t͠il para evaluar diversas biomasas, as ̕como la influencia de la temperatura, la presin̤ y la adicin̤ de un agente gasificante en el desempeǫ del proceso. Su anl̀isis permite conocer los lm̕ites ter̤icos del proceso. Aunque se incluyen datos de diversas biomasas: bagazo, aserrn̕ de pino, aserrn̕ de l̀amo, cs̀cara de almendras y residuo de uva, se enfatiza en la biomasa de aserrn̕ de pino. Sin embargo, el anl̀isis de su comportamiento con todas las condiciones del sistema se pueden extrapolar a las dems̀ biomasas. Se realizar ̀una comparacin̤ con el enfoque utilizado por Baratieri, et al. [3] la diferencia principal entre dicho trabajo y el que se presenta a continuacin̤ radica en que previamente se ha usado el mťodo de la minimizacin̤ de la energa̕ libre de Gibbs, dicho mťodo consiste en encontrar las concentraciones de cada especie del sistema reaccionante que haga mn̕ima la energa̕ libre de Gibbs total cumpliendo las restricciones de los balances elementales (pueden hacerse a travš de el mťodo de los multiplicadores de Lagrange). La ventaja del mťodo como lo mencionan los autores es que no necesitan las reacciones representativas de la gasificacin̤, pero necesitan una listado de todas las especies qum̕icas que se puedan producir. Ellos consideraron 61 especies qum̕icas, utilizando en el software Cantera (una serie de herramientas informt̀icas para solucionar problemas cinťicos, termodinm̀icos y procesos de transporte. [5]). En este trabajo se utiliza el esquema estequiomťrico con reacciones representativas del proceso implicando las 7 sustancia de mayor importancia en la gasificacin̤, consiguiendo resultados similares a las simulaciones con modelos robustos.