El cuesco, la fibra y el raquis de palma de aceite, el cogollo de la caña de azúcar, la cascarilla de arroz, la cascarilla de café y la pollinaza tienen alto potencial en el país para procesos de conversión termoquímicos.
Este potencial técnico representaría el 26 % de la energía demandada en el país en 2016, menciona Louis Edwards Cáceres Martínez, magíster en Ingeniería Mecánica de la Universidad Nacional de Colombia (U.N), quien en su tesis realizó la evaluación técnica de las biomasas residuales disponibles en el país, y del bagazo de la caña de azúcar, para su transformación termoquímica en reactores de lecho fluidizado.
Tales reactores son una tecnología industrial ampliamente utilizada en Europa y Asia, que trabaja a partir de un material sólido en partículas –en este caso la biomasa– y un fluido, que en esta investigación en particular fue un gas.
“En la fluidización se tiene un material sólido a granel y un fluido. La idea es ir aumentando el flujo de gas hacia el reactor, y por tanto su velocidad para que el sólido deje de comportarse como tal y pase a comportarse como un fluido”, explica el investigador, quien agrega que con este tipo de procesos se abren más posibilidades para trabajar con materiales sólidos para la generación de energía.
El proyecto, que formó parte de las actividades adelantadas por el grupo de investigación en Biomasa y Optimización Térmica de Procesos (BIOT), dirigido por las profesoras Diana Carolina Guío Pérez y Sonia Lucía Rincón Prat, contempló la biomasa residual por su gran potencial energético y por el creciente interés de las industrias nacionales para darles un valor agregado a estos subproductos.
“Mi tesis estuvo orientada a estudiar cuáles de estos residuos que se generan en Colombia se pueden utilizar en este tipo de reactores para la generación de energía, apuntando con esto a la diversificación energética del país por medio de procesos como pirólisis, gasificación y combustión, bajo un esquema ambiental y socialmente sostenible”, comenta el magíster.
Literatura y base de datos
Su trabajo se dividió en dos componentes: en primer lugar, se realizó una búsqueda extensiva en la literatura científica existente sobre este tipo de materiales, y en segundo lugar se creó una base de datos técnicos –como producción, rendimientos, etc.– que sirvieron de insumo para calcular el potencial energético, teórico y técnico de más de 30 biomasas residuales que se generan en Colombia en industrias como la agrícola, pecuaria, forestal y de residuos sólidos orgánicos urbanos.
Esto permitió identificar el gran potencial de las siete biomasas estudiadas y de las vastas cantidades de bagazo de caña que se generan en el país, que en la segunda fase de la investigación fueron caracterizadas en aspectos físicos (humedad, densidad a granel, densidad de partícula, esfericidad y caracterización de tipo de partícula), fluidodinámicos (velocidad mínima de fluidización e identificación de fenómenos en fluidización no homogénea) y termoquímicos (análisis próximo, último y poder calorífico), para determinar si eran aptas para ser transformadas en reactores de lecho fluidizado.
La caracterización técnica permitió seleccionar las biomasas y establecer las condiciones específicas de operación para cada una de ellas en reactores de lecho fluidizado considerando mezclas binarias con arena sílice como material de lecho. Esta información también es útil para diseñar y optimizar este tipo de tecnologías y la modelación de procesos de conversión termoquímica.
Particularidades de las biomasas
El cuesco de palma de aceite fue la biomasa residual con la mejor aptitud técnica para ser transformada en reactores de lecho fluidizado en Colombia. La pollinaza, por su parte, exhibió adecuadas características físicas y fluidodinámicas, pero con algunas limitaciones relacionadas con sus propiedades termoquímicas como un bajo contenido de energía y alto contenido de cenizas.
La fibra de palma de aceite requiere ser finamente pulverizada (partículas de alrededor 200 micrómetros) para ser transformada en estos reactores y se hizo énfasis en que el raquis de palma requiere acondicionamientos adicionales de tamaño de partícula y separación de fibras para favorecer su fluidización.
En general, partículas tipo B según la clasificación de Geldart –que evalúa su comportamiento en la fluidización según tamaño y densidad– y concentraciones de biomasa en peso menores al 5 % y en volumen menores al 30 % en las mezclas binarias, favorecieron la fluidización del cogollo y el bagazo de caña y de las cascarillas de arroz y café.
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