El aprovechamiento de biomasa residual como fuente de energía a través de procesos termoquímicos (pirólisis, gasificación, licuefacción y combustión) enfrenta diversos retos relacionados su alto contenido de humedad, su baja densidad energética, su alto contenido de material volátil y el contenido y componentes de su ceniza. La combustión de biomasa encuentra amplia aplicación a nivel industrial y su desarrollo ha posibilitado la utilización de residuos de procesos agroindustriales dando valor agregado a los mismos y disminuyendo su impacto ambiental por inadecuada disposición. A pesar de esto, es común encontrar problemas debido a la elevada formación de depósitos, incrustaciones y aglomerados, así como corrosión al interior de las calderas operadas con biomasa. La aparición de estas formaciones es causada por interacciones entre compuestos inorgánicos presentes en la ceniza de la biomasa que contienen metales alcalinos, hierro, azufre y cloro, entre otros. Dentro de las tecnologías utilizadas en la combustión de biomasa la de lecho fluidizado ofrece flexibilidad en el uso de materias primas con una alta variedad de propiedades lo que abre una posibilidad para la aplicación de biomasa residual de diferentes orígenes. Esta tecnología requiere de la adición de un material de lecho inerte lo que causa que la interacción entre materiales inorgánicos se intensifiquen. Principalmente, la formación de aglomerados puede causar la defluidización de lecho, el aumento de la temperatura en la caldera, la interrupción de la operación y daños en componentes estructurales.
La comprensión de los procesos físico-químicos que llevan a la formación de aglomerados y depósitos de materiales inorgánicos durante la combustión de biomasa requiere del conocimiento de la composición química y de la estructura de las fases sólidas presentes en estas partículas, así como de las condiciones que favorecen los mecanismos de formación de las mismas. Surge de esta manera la iniciativa de aunar esfuerzos desde dos disciplinas diferentes con el fin de atacar estos problemas de manera efectiva. La presente alianza está conformada por los Grupos de Investigación BIOT con experiencia en el estudio de procesos de transformación termoquímicos de biomasa y el Grupo GEGEMA con experiencia en el área de la mineralogía y la geoquímica. La metodología de trabajo considera un primer componente donde se analiza la materia prima, y el proceso de combustión, y un segundo, que estudia los aglomerados y depósitos desde el punto de vista mineralógico y geoquímico. Se propone el análisis de dos biomasas residuales representativas para la economía del país que serán sometidas a combustión en lecho fluidizado bajo diferentes condiciones de procesamiento y el uso de dos materiales de lecho comerciales. Se estudia para cada caso la composición de la biomasa, del material de lecho y las condiciones del proceso para identificar parámetros clave que promuevan la formación de los aglomerados. Los resultados obtenidos permitirán establecer conclusiones sobre los mecanismos que gobiernan la formación de aglomerados y proponer estrategias de minimización de este fenómeno.
La presente alianza cuenta con el apoyo de Cenipalma, encargada del desarrollo y transferencia de las tecnologías en el sector palmicultor y de la División de Tecnología Energética del Departamento del Espacio, la Tierra y el Ambiente de la Universidad Técnica de Chalmers, quienes cuentan con amplia experiencia en el estudio de la combustión en lecho fluidizado.
Los resultados obtenidos en el presente proyecto serán de utilidad en el diseño de calderas para el procesamiento de biomasa y como fuente confiable que motive a los gremios agroindustriales interesados en la implementación de procesos de combustión con biomasa residual. Así mismo, fortalecerá las labores de los Grupos de Investigación participantes en la alianza y sentará las bases para futuros trabajos de investigación conjuntos. |