Aprovechamiento energétido de la Biomasa: características y procesos de fabricación del biodiesel, gasificación

1. Curso de doctorado: “ Aplicaciones energéticas de la Biomasa” B IODIESEL G ASIFICACIÓN DE LA B IOMASA Departamento de Ingeniería Química Universidad de Extremadura José Félix García Zapata Badajoz, Septiembre 2.007

2. BIODIESEL 1. Introducción: Definición, especificaciones y aspectos socioeconómicos y medioambientales. 2. Materias primas 3. Reacciones 4. Procesos industriales 5. Aplicaciones 6. Algunas notas sobre la industria del Biodiésel en España y Europa. Situación en Extremadura.

7. 2. MATERIAS PRIMAS  “ triglicéridos “ Aceites vegetales convencionales: Aceite de girasol (España), aceite de colza (norte de Europa), aceite de soja (Estados Unidos), aceite de coco (Filipinas) y aceite de palma (Malasia e Indonesia). Aceites vegetales alternativos: Aceite de Brassica carinata,, aceite de Camelina sativa, aceite de Crambe abyssinica, y aceite de Jatropha curcas. Aceites de semillas modificadas genéticamente: modificaciones genéticas han hecho posible reducir el elevado número de insaturaciones, obteniendo el aceite de girasol de alto oleico. Aceites de fritura usados: grandes dificultades logísticas, por su recogida, control y trazabilidad Aceites de otras fuentes: aceites de producciones microbianas, y aceites de microalgas. Grasas animales: el sebo de vaca y sebo de búfalo se han utilizado,

8. 3. REACCIONES Transesterificación (o alcohólisis) de triglicéridos:  reacción de triglicéridos (de entre C15 y C23)  con alcoholes de bajo peso molecular (metanol, etanol, propanol, butanol)  en presencia de un catalizador,  para producir ésteres y glicerina (propanotriol o glicerol).

10. catalizador más utilizado es del tipo homogéneo básico (KOH, NaOH,MetONa, MetOK) . Precaución : glicéridos (aceites) y alcohol que sean anhidros (contenido inferior al 0,06 % v/v de humedad).

12. Tipos y concentración del catalizador : si el aceite de partida tiene un elevado contenido de ácidos grasos y elevada humedad se deberán emplear catalizadores ácidos (H2SO4, HCl, H3PO4, R-SO3 ). En caso contrario, los catalizadores más usados son KOH o NaOH en concentraciones que van de 0,4 a 2 % v/v de aceite.

13. Relación molar alcohol/aceite y tipo de alcohol : La conversión máxima se alcanza con una relación alcohol aceite de 6:1. Para proporciones superiores de alcohol se tendrían problemas en la separación de la glicerina debido al incremento de su solubilidad .

14. Tiempo de reacción y temperatura : (Freedman, 1984) indican transesterificación de aceite de cacahuete, semilla de algodón, girasol y soja, con metanol (6:1), catalizador metóxido sódico al 0,5 % a 60 ºC, después de 1 minuto el rendimiento era del 80% para la soja y el girasol, y después de una hora la conversión era del 93% para los cuatro aceites.

17. proporción alcohol triglicérido está en 4:1.

18. temperatura de operación más habitual es de 65 ºC.

19. Habitualmente se usa NaOH como catalizador, y también KOH, de entre 0,3% y 1,5%.

20. Resultados de entre el 85% y 94% de conversión. Este rendimiento puede aumentarse llevando a cabo la reacción en dos etapas, con eliminación de la glicerina entre ellas.

21. El tiempo de reacción suele ser de entre 20 minutos a 1 hora.

23. Con decantación intermedia del glicerol: la reacción en un segundo CSTR es mucho más rápida, llegando fácilmente al 98% de rendimiento.

24. Una forma de intensificar la mezcla para favorecerla reacción de esterificación es utilizar reactores de flujo de pistón (PFR: Plug Flow Reactor)

26. Proceso: calentamiento de una mezcla de alcohol y del ácido graso correspondiente con el catalizador ácido, que suele ser ácido sulfúrico, que además absorbe parte del agua producida.

27. 4.4. Proceso combinado Esterificación-Transesterificación: - refina los ácidos grasos de la alimentación en un tratamiento diferenciado previo de esterificación con catálisis ácida, para posteriormente añadir catalizadores cáusticos a los aceites refinados y secados, para realizar la transestericación , separando el producto final mediante centrifugación (Caustic Stripping). - En este proceso se podrían aprovechar los ácidos grasos obtenidos como subproductos para alimentar un reactor anexo de esterificación.

32. La primera vez que se utiliza BDP10 puede implicar que haya que cambiar los filtros antes de lo normal, por su gran poder disolvente.

34. Plan de Energías Renovables (PER) 2.005. En dicho plan se fija como objetivo el valor del 12 % de contribución de las energías renovables para el 2.010, de los que el 5,75 % deberán ser biocombustibles para el transporte, lo que supone multiplicar casi por diez la producción (de 2.005).

37. “ Green Fuel Corporation” . Los Santos de Maimona (Badajoz) . 35.000 toneladas de producto anuales.

38. GASIFICACIÓN DE LA BIOMASA 1. Introducción. 2. Proceso de Gasificación. Características del gas obtenido. 3. Tipos de Gasificadotes. Ejemplo de instalación.

41. Pirólisis: descomposición térmica de la biomasa en ausencia de oxígeno. Se divide en pirólisis lenta y pirólisis rápida.

42. Oxidación: se introduce aire en el proceso (O2, vapor de agua), y algunos gases inertes. Esta etapa tiene lugar entre los 700 – 2000 ºC.

43. Reducción: se producen numerosas reacciones.  El gas producido contiene una mezcla de gases combustibles y no combustibles, agua, polvo y compuestos de azufre (H2S) y de nitrógeno (NH3, HCN) que son indeseables por los condensados corrosivos y contaminantes en los gases de escape.

46. El gran inconveniente de este sistema es el contenido de cenizas y humedad en el gas producido, además del elevado tiempo de encendido (20 – 30 minutos).

48. Ventajas con respecto a los dos sistemas anteriores: el tiempo de arranque es de unos 5 minutos, puede funcionar con combustibles húmedos y secos, y la temperatura del gas producido es relativamente alta.

49. La desventaja es la necesidad de utilizar combustibles con bajo contenido en cenizas, como la madera y el carbón mineral.

52. ventajas frente a los anteriores: flexibilidad en cuanto a las cantidades y calidades de biomasa alimentada, posibilidad de usar catalizadores y aditivos, control del proceso relativamente sencillo y escalado fiable.

53. Instalación de gasificación de Biomasa: producción de biocombustibles y energía (Ducente AB, Suecia)