Estudio comparativo entre las propiedades de combustión de la mezcla biogás-aire normal y biogás-aire enriquecido con oxígeno

A comparative study of the combustion properties of normal biogas-air mixture and oxygen-enriched biogas-air

La búsqueda de alternativas energéticas de origen renovable y la disminución de gases de efecto invernadero provenientes de la descomposición de desechos orgánicos hacen del biogás una prometedora alternativa para la sustitución de combustibles fósiles y para la valorización energética de residuos orgánicos en zonas urbanas, rurales y agroindustriales. En el presente trabajo se realizó un análisis de sensibilidad de las propiedades de combustión del biogás con enriquecimiento de aire con oxígeno en un rango entre 22 y 35% O₂. Los resultados indican que la velocidad de deflagración laminar, la temperatura de llama adiabática, el porcentaje en volumen de CO₂, la temperatura de rocío y el porcentaje de H₂O se incrementaron cuando el porcentaje de oxígeno en el aire fue mayor que 21% O₂, mientras que propiedades como el volumen de aire estequiométrico, volumen de humos húmedos, volumen de humos secos y la energía mínima de ignición, disminuyeron.

Introducción

En vista de las limitaciones actuales concernientes a la disponibilidad de combustibles de origen fósil y al cambio climático ocasionado por el aumento en las emisiones de gases de efecto invernadero, las investigaciones en el campo de los combustibles alternativos, los cuales son neutrales en las emisiones de CO₂, se han incrementado en los últimos años. El biogás es una fuente de energía alternativa atractiva debido a que presenta una disponibilidad energética descentralizada, en tanto que su producción es posible siempre que existan fuentes de origen orgánico (Forsich et al., 2004).

El biogás se produce a partir de la fermentación anaerobia de 1-1,5% (H2), 0,3-3% N₂ y varias impurezas, especialmente H₂S. Utilizado como combustible presenta una baja densidad de energía en base volumétrica, comparada con otros combustibles gaseosos debido al alto contenido de CO₂. Su velocidad de deflagración es menor comparada con otros gases como gas licuado del petróleo y gas natural; así mismo, presenta una ma-yor temperatura de autoignición y un intervalo de inflamabilidad menor. Estas diferencias se presentan debido a que la presencia de CO₂ en el biogás ocasiona efectos térmicos y cinéticos que afectan las propiedades de combustión del biogás con respecto a las del metano, ocasionando que se disminuyan las posibilidades de aplicación como combustible en diferentes tecnologías (Forsich et al., 2004; Porpatham et al., 2008; Walsh et al., 1988).