El poder calórico de la tusa y la fibra de palma de aceite se puede incrementar entre 2,5 y 3 veces al ser sometidas a este proceso de calentamiento para eliminar la humedad y aumentar el contenido de carbono presente en su estado natural.
En Colombia el cultivo de palma africana genera cerca de 1,5 millones de toneladas de residuos sólidos al año, que se pueden aprovechar para producir energía, pero sus características en estado virgen no son óptimas para este uso.
Esta condición se puede solucionar mediante el uso de tecnologías como la torrefacción, en el que se mejoran las propiedades de tales residuos para usarlos en procesos de combustión o gasificación.
Gabriel Fernando Talero Rojas, magíster en Ingeniería Mecánica de la Universidad Nacional de Colombia (U.N.), evaluó dicho proceso para identificar un rango de condiciones en las que se puedan obtener las mejores características fisicoquímicas de este material vegetal para la producción energética.
La investigación contó con la dirección de la profesora Sonia Lucía Rincón, del Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica de la Facultad de Ingeniería de la U.N., coordinadora del grupo de investigación BIOT, y con el apoyo de Fedepalma y la empresa de energía sostenible Regeneración.
“La idea de la investigación era llevar a cabo este proceso desde un ángulo más científico y mejor organizado, en el cual se caracterizara el comportamiento de esa biomasa, en particular durante la torrefacción, porque con cada materia prima cambian las condiciones en las que se lleva a cabo este procedimiento”, asegura el magíster.
El objetivo era cuantificar el comportamiento de materias primas como la tusa y la fibra de palma africana en escala de laboratorio, para caracterizar los productos generados y finalmente recomendar unos parámetros de cinética intrínseca y herramientas de información, con las que no se contaba en la literatura científica. Estos pueden servir para proyectar dicha tecnología a mayor escala, pues permiten predecir las condiciones adecuadas para obtener el mayor poder calórico de la biomasa, o una mayor liberación de energía al pasar por un proceso de combustión.
Para esto se evaluó el efecto de los factores que inciden en la torrefacción como la temperatura, el tiempo de residencia (o de exposición al calor) y tasa de calentamiento en los productos del proceso utilizando variedades colombianas de tusa y fibra de palma de aceite.
Tal experimentación se hizo en montajes de termobalanza y retorta –modelos preestablecidos para evaluar el proceso termoquímico de la torrefacción a pequeña y gran escala– aplicando temperaturas entre 220 y 270 °C, en periodos de cero a 60 minutos de tiempo de residencia y tasas de calentamiento de 5 a 15 grados kelvin por minuto (K/min).
Con esto se determinaron los parámetros cinéticos para una óptima torrefacción y se implementó un modelo numérico para simular esta técnica en modelos con cargas de varias toneladas de biomasa.
A partir de esto el investigador concluyó que así es posible realizar la torrefacción de tusa y de fibra generando un material con un poder calorífico entre 21 y 24 megajulios por kilogramo (MJ/kg), mientras que la materia vegetal virgen solo alcanza los 8 MJ/kg, debido a su alto contenido de agua.
“Durante el proceso, primero se evapora todo el contenido de humedad, pero también se modifica fisicoquímicamente la biomasa, lo que produce el aumento de su contenido de carbono, dándole un poder calorífico aun mayor”, explica el investigador, quien detalla que este se incrementa hasta tres veces respecto a la tusa y la fibra en estado natural.
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