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Energía de Biomasa (página 2)

Enviado por Damian Lopez



Partes: 1, 2


Métodos de conservación de la Biomasa en energía:

Métodos termoquímicos:

Estos métodos se basan en la utilización del calor como fuente de transformación de la biomasa. Están bien adaptados al caso de la biomasa seca, y, en particular, a los de la paja y de la madera.

La combustión: Es la oxidación completa de la biomasa por el oxígeno del aire, libera simplemente agua y gas carbónico, y puede servir para la calefacción doméstica y para la producción de calor industrial.

La pirolisis: Es la combustión incompleta de la biomasa en ausencia de oxígeno, a unos 500ºC, se utiliza desde hace mucho tiempo para producir carbón vegetal. Aparte de este, la pirolisis lleva a la liberación de un gas pobre, mezcla de monóxido de carbono, de hidrogeno y de hidrocarburos ligeros. Este gas de débil poder calorífico, puede servir para accionar motores diesel, o para producir electricidad, o para mover vehículos. Una variante de la pirolisis, llamada pirolisis flash lleva a 1000ºC en menos de un segundo, tiene la ventaja de asegurar una gasificación casi total de la biomasa. De todas formas, la gasificación total puede obtenerse mediante una oxidación parcial de los productos no gaseosos de la pirolisis. Las instalaciones en donde se realizan la pirolisis y la gasificación de la biomasa reciben el nombre gasógenos. El gas pobre producido puede utilizarse como se indica antes, o bien servir de base para la síntesis de un alcohol muy importante, el "METANOL", que podría sustituir las gasolinas para la alimentación de los motores de explosión (carburol).

Métodos biológicos:

La fermentación alcohólica es una técnica empleada desde hace mucho con los azúcares, que puede utilizarse también con la celulosa y el almidón, a condición de realizar una hidrólisis previa (en medio ácido) de estas dos sustancias. Pero las destilación permite obtener alcohol etílico prácticamente anhídrido, es una operación muy costosa en energía. En estas condiciones, la transformación líe la biomasa en etanol y después la utilización de este alcohol en motores de explosión, tienen un balance energético global dudoso. A partir de esta reserva, ciertos países (Brasil, E.U.A) tienen importantes proyectos de producción de etanol a partir de la biomasa con un objetivo energético (propulsión de vehículos; cuando el alcohol es puro o mezclado con gasolina, el carburante recibe el nombre de gasohol).

La fermentación mecánica es la digestión anaerobia de la biomasa por bacterias. Es idónea para la transformación de la biomasa húmeda (mas del 75% de humedad relativa). En los fermentadores, o biodigestores, la celulosa es esencialmente la sustancia que degrada de un gas, que contiene alrededor de 60% de metano y 40% de gas carbónico. El problema principal consiste en la necesidad de calentar el equipo, para mantenerlo a temperatura óptica de 30-35ºC. No obstante, el empleo de los digestores es un camino prometedor hacia la autonomía energética de las explotaciones agrícolas, por repercusiones de las deyecciones y camas del ganado. Además, es una técnica de gran interés para los países en vías de desarrollo. Así, millones de digestores ya son utilizados por familias campesinas chinas.

Utilización de la biomasa:

Bosques: Si bien, Neuquén no es un exportador de biomasa actualmente para fines energéticos (Aunque hay proyectos en pie para la producción de biodiesel). En otras partes del mundo ya tienen práctica en esto, por ejemplo la tala de árboles.

No obstante, el recurso sistemático de la biomasa en los bosques para cubrir la demanda energética solo constituye una opción razonable en países donde la densidad territorial de dicha demanda es muy baja, así como también la de la población (Tercer mundo). En España (por lo demás país deficitario de madera) sólo es razonable contemplar el aprovechamiento energético de la corta y seca y de la limpia de las explotaciones razonables (leña-ramaje-follaje-etc.), así como de los residuos de la industria de la madera.

Residuos agrícolas deyecciones y camas de ganado: Estos constituyen otra fuente importante de bioenergía, aunque no siempre sea razonable darles este tipo de utilidad. En algunos lugares, sólo parece recomendable el uso a tal fin de la paja de los cereales en los casos en que el retirarla del campo no afecte apreciablemente a la fertilidad del suelo, y de las deyecciones y camas del ganado cuando el no utilizarlas sistemáticamente como estiércol no perjudique las productividades agrícolas. Siguiendo este criterio.

Cultivos energéticos: Es muy discutida la conveniencia de los cultivos o plantaciones con fines energéticos, no solo por su rentabilidad en sí mismos, sino también por la competencia que ejercerían con la producción de alimentos y otros productos necesarios (madera, etc.).

Las dudas aumentan en el caso de las regiones templadas, donde la asimilación fotosintética es inferior a la que se produce en zonas tropicales. Así y todo, se ha estudiado de modo especial la posibilidad de ciertos cultivos energéticos, especialmente sorgo dulce y caña de azúcar. No obstante, el problema de la competencia entre los cultivos clásicos y los cultivos energéticos no se plantearía en el caso de otro tipo de cultivo energético: los cultivos acuáticos. Una planta acuática particularmente interesada desde el punto de vista energético sería el jacinto de agua, que posee una de las productividades de biomasa mas elevadas del reino vegetal. Podría recurrirse también a ciertas algas microscópicas (micrófitos), que tendrían la ventaja de permitir un cultivo continuo. Así, el alga unicelular Botrycoccus braunii, en relación a su peso, produce directamente importantes cantidades de hidrocarburos.

Ventajas y desventajas 

VENTAJAS:

  • Ayuda a la economía de los sectores rurales: Ya en la biomasa se basa de los residuos orgánicos vegetales que se trabajan en los sectores rurales.
  • Es abundante: A diferencia de otras energías, la biomasa es abundante y puede ser muy aprovechada.
  • Beneficios ambientales: Es muy buena para el medio ambiente ya que esta energía es renobable y no proporciona contaminaciones al ecosistema.
  • Prometedora: Se la ve con un gran futuro ya que como mencionamos antes arriba, esta energía es abundante y a la vez no es contaminante.
  • Puede solucionar:
    • acumulación de los desechos
    • contaminación por combustión incontrolada
    • eliminar focos infecciosos y liberar olores desagradables que provocan los excrementos de los animales

Del uso de estos biocombustibles:

  • no son tóxicos.
  • son biodegradables
  • no producen tantas las emisiones y polución
  • mejorara los problemas ambientales en el uso de vehículos

Del uso de sistemas modulares (biodigestor + generador eléctrico):

  • gran flexibilidad
  • bajo impacto ambiental
  • simplicidad con la que operan
  • ventajas económicas.
  • Tiene un campo de uso muy amplio y se puede usar igual que el gas natural.
  • Puede quemarse para producir calor y vapor o puede alimentar para generar electricidad.
  • Produce muchos residuos lo que dificulta su uso en turbinas
  • Producción cara (hornos especiales)
  • Fácil control de la producción adecuándola a cada momento a la demanda
  • Producción barata
  • Puede quemarse para producir calor y vapor o puede alimentar para generar electricidad.

DESVENTAJAS

La utilización energética de la biomasa presenta, debido a sus características, pequeños inconvenientes con relación a los combustibles fósiles:

                      Los rendimientos de las calderas de biomasa son algo inferiores a los de las que usan un combustible fósil líquido o gaseoso.

                      La biomasa posee menor densidad energética, o lo que es lo mismo, para conseguir la misma cantidad de energía es necesario utilizar más cantidad de recurso. Esto hace que los sistemas de almacenamiento sean, en general, mayores.

                      Los sistemas de alimentación de combustible y eliminación de cenizas son más complejos y requieren unos mayores costes de operación y mantenimiento (respecto a las que usan un combustible fósil líquido o gaseoso). No obstante, cada vez existen en el mercado sistemas más automatizados que van minimizando este inconveniente.

                      Los canales de distribución de la biomasa no está tan desarrollados como los de los combustibles fósiles (sólo aplicable en el caso de que los recursos no sean propios).

Muchos de estos recursos tienen elevados contenidos de humedad, lo que hace que en determinadas aplicaciones puede ser necesario un proceso previo de secado.

El experimento: Creación de Biodiesel (biocombustible).

Hay dos formas de crear biodiesel casero: una es utilizando triglicéridos como aceite, grasas, etc. Y la otra es utilizando aceites vegetales ya utilizados.

A continuación ambas formas:

BIODIESEL DE ACEITES VEGETALES Y GRASAS ANIMALES:

Biodiesel es un nuevo tipo de diesel, alternativo, renovable, limpio, hecho de triglicéridos (aceites, grasas, Aceites Vegetales Usados -AVU - etc.)

Hemos utilizado está la fórmula para una demostración simple que utiliza productos químicos de uso cotidiano. Mientras que los demás son productos químicos de uso doméstico, hemos tomado las medidas de precaución adecuadas, ya que el metanol puede arder como llama casi-invisible, por lo que debe apagar todos los fuegos y la sosa puede quemar los dedos o dejar ciego.

La reacción, denominada transesterificación, substituye el metanol - producto químico utilizado para quitar el agua de la gasolina - por la glicerina en los triglicéridos (grasas, aceites) para elaborar metil-esteres también denominados biodiesel. Utiliza la soda cáustica (sosa) como catalizador.

Un químico joven lo podría escribir como:

Triglicéridos (grasas o aceites) + Alcohol (Metanol) =====> Biodiesel (metil-esteres) + Glicerina (Catalizador: sosa)

En presencia de agua, la sosa convierte una pequeña cantidad de aceite en jabón. Cuando esta reacción ha concluido, la Glicerina y el Jabón (si existe) sedimentan en el fondo de la vasija y el biodiesel flota en la parte superior.

**Medimos 500 ml (1 taza; las más modernos vasos de medida indican tanto los ml como las tazas) de aceite vegetal (aceites de cocina como Mazola, Vicentin, Natura, New Maid etc.) en un batidor (o vasija de mezclado bien seca).

**Calentamos el aceite a 48ºC (no crítico) usando un termómetro, mientras se lleva a cabo el paso siguiente.

**En una taza separada (y seca) medimos 100 ml de diluyente metanol. Nos Aseguramos de comprar el más económico –ya que contiene metanol - no el que contiene alcohol isopropilo. A eso añadimos 1/4 de cucharadita de sosa (hidróxido sódico; la sosa se vende en la mayoría de las farmacias). Batimos bien con una cuchara de madera, y aplastamos hasta que todas las escamas o copos de nieve desaparezcan (la mezcla debe ser ligeramente nublosa y se denomina "metóxido sódico".)

**Añadimos la mezcla metanol-sosa al aceite caliente mientras los agitamos vigorosamente, utilizando un mezclador, batidor de pinturas (taladro eléctrico con hélice) o agitador. Batimos durante 30 minutos. La mezcla al principio es espesa y luego se vuelve más fina que el aceite original

**Dejamos que la mezcla sedimente en una vasija alta y fina. El biodiesel flota en la parte superior y puede ser vertido en un contenedor para ser visto. La glicerina y el jabón van al fondo y pueden ser descartados (aunque puede hacer un jabón altamente glicerinizado).

Hemos elaborado biodiesel a pequeña escala y podemos apreciar el uso de combustibles renovables procedentes de la agricultura.

Este biodiesel claro puede contener una muy pequeña cantidad de jabón, y si se desea usar en un vehículo, puede que no tenga mayor importancia. No obstante, si se quiere fabricar en grandes cantidades o para la venta, las especificaciones europeas requieren que se retire el jabón por lavado o utilizando otros medios efectivos.

BIODIESEL DE ACEITES VEGETALES USADOS (A.V.U.).

Los Aceites Vegetales Usados de cocina son una fuente atractiva de biodiesel, pero son más difíciles de convertir porque contienen un 2-10% de ácidos grasos libres (la causa del sabor rancio) y pueden provocar grandes problemas. Primero de todo, es necesario retirar cualquier agua presente en el aceite usado. Calentamos a 104ºC durante una hora o hasta que no se puedan ver burbujas (señal de uqe ya no hay agua, claro).

Es necesario valorar el aceite para determinar qué cantidad de ácidos grasos libres contiene.

**Para medir la cantidad de ácidos grasos libres de nuestro aceite: mezclamos 1 ml de aceite con 10 ml de alcohol isopropilico (obtenible junto con los demás dri-gas) + 2 gotas de solución de fenolftaleina (obtenibles en una farmacia, tienda de tiempo libre o en una tienda de juguetes que vendan productos químicos).

**Gota a gota, añadimos solución de sosa al 0,1% (1 g. de sosa en 1 litro de agua) mediante agitación vigorosa hasta que la solución se queda rosácea durante 10 segundos (20 gotas = 1 ml) y registre los mililitros de solución de sosa al 0,1% usados.

** En resumen, por cada litro de AVU (Aceite Vegetal Usado) necesitamos:

- un gramo de sosa granular sólida por cada ml de solución de sosa al 0,1% utilizado para valorar los ácidos grasos libres

- más los 3,5g necesarios como catalizador tal como se describe más arriba para el aceite nuevo (no usado).

- Disolvemos completamente la cantidad apropiada de sosa en el metanol: esta mezcla combinada constituye el metóxido sódico.

**Añadimos el alcohol-sosa al aceite, bátalo VIGOROSAMENTE y separe, de acuerdo con las instrucciones dadas más arriba para el aceite nuevo.

Ya hemos creado biodiesel, apto para el consumo de motores diesel.

 

Integrantes del grupo:

Acuña Nicolás Damian

Curihuinca Miguel

Lopez Dario Damian

Sepúlveda Sergio


Partes: 1, 2


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