Resumen

Se realiza un análisis de las condiciones de equilibrio termodinámico de las especies involucradas en el proceso de gasificación principalmente desarrollado para el aserrín de pino usando un modelo que utiliza el enfoque estequiométrico, además se presenta un análisis energético del proceso de gasificación.

Los desechos sólidos son uno de los principales problemas de esta época debido al acelerado crecimiento en su generación y su disposición final. Actualmente se ha tratado de buscar alternativas de solución como el reciclaje, la elaboración de compostaje, su incineración e incluso la prevención. Sin embargo, dichas alternativas no han sido suficientes ni totalmente adecuadas al problema, por ejemplo, la incineración reduce su volumen y convierte los residuos en una forma de energía (Waste-to-energy: WTE.) pero los gases que se producen en dicho proceso generalmente son tóxicos y no pueden ser liberados a la atmósfera sin un previo tratamiento, lo que implica una infraestructura grande y costosa. [1] 

Actualmente la gasificación termoquímica de la biomasa es una alternativa prominente para solucionar este problema y para afrontar una nueva necesidad, la producción de nuevas fuentes de energía ante la crisis mundial de los combustibles fósiles. [2]. 

La gasificación es un proceso de acción térmica en la cual la cantidad de oxígeno alimentado al sistema es inferior al necesario para transformar los elementos químicos presentes en la biomasa en las formas oxidadas estables (CO₂, H₂O) de tal forma que la biomasa pueda ser convertida en gas de síntesis (CO, H,) y otras sustancias en menor cantidad. También el agua puede convertirse en un agente gasificante a temperatura elevada, donde reacciona en un esquema semejante a una mezcla O₂/biomasa. 

La gasificación es una importante tecnología medioambiental que contribuye a cumplir los requerimientos impuestos por el protocolo de Kyoto, debido a que se utiliza en tecnologías de combustión limpia [3]. Incluso en Colombia se incursionó con proyectos en esta tecnología, como lo reporta una publicación de la Universidad Nacional, específicamente en Nueva Pampa, vereda de Necoclí, Antioquia. Los habitantes de este caserío tienen electricidad tras más de una década sin este servicio, gracias a un gasificador que transforma en energía una cantidad de biomasa (troncos de madera y árboles) que trae el río Atrato al Golfo de Urabá dentro de un proyecto piloto adelantado por la Universidad Nacional de Colombia y el instituto de planificación y promoción de soluciones energéticas para las Zonas no interconectadas, IPSE[4]. 

Se estudió el proceso de gasificación a partir de un modelo termodinámico estequiométrico de equilibrio químico, el cual es una herramienta útil para evaluar diversas biomasas, así como la influencia de la temperatura, la presión y la adición de un agente gasificante en el desempeño del proceso. Su análisis permite conocer los límites teóricos del proceso. Aunque se incluyen datos de diversas biomasas: bagazo, aserrín de pino, aserrín de álamo, cáscara de almendras y residuo de uva, se enfatiza en la biomasa de aserrín de pino. Sin embargo, el análisis de su comportamiento con todas las condiciones del sistema se pueden extrapolar a las demás biomasas. Se realizará una comparación con el enfoque utilizado por Baratieri, et al. [3] la diferencia principal entre dicho trabajo y el que se presenta a continuación radica en que previamente se ha usado el método de la minimización de la energía libre de Gibbs, dicho método consiste en encontrar las concentraciones de cada especie del sistema reaccionante que haga mínima la energía libre de Gibbs total cumpliendo las restricciones de los balances elementales (pueden hacerse a través de el método de los multiplicadores de Lagrange). La ventaja del método como lo mencionan los autores es que no necesitan las reacciones representativas de la gasificación, pero necesitan una listado de todas las especies químicas que se puedan producir. Ellos consideraron 61 especies químicas, utilizando en el software Cantera (una serie de herramientas informáticas para solucionar problemas cinéticos, termodinámicos y procesos de transporte. [5]). En este trabajo se utiliza el esquema estequiométrico con reacciones representativas del proceso implicando las 7 sustancia de mayor importancia en la gasificación, consiguiendo resultados similares a las simulaciones con modelos robustos. 

• Materias:Transformación de residuos Termodinámica - Procesamiento de datos Tecnología química Tecnología ambiental Residuos Química Pirolisis Tratamiento de residuos
• Subjects:Transformation of waste Thermodynamics - Data processing Chemical technology Environmental technology Waste Chemistry Pyrolysis Waste treatment
• Palabras claves:gasificación, modelo termodinámico estequiométrico, biomasas, pirolisis, gasificación termoquímica de la biomasa
• Keywords:gasification, stoichiometric thermodynamic model, biomass, pyrolysis, thermochemical gasification of biomass