Carbonización hidrotermal (HTC)

Carbonización hidrotermal (HTC)2018-07-05T10:34:15+00:00

Carbonización de biomasa como sustituto de carbón mineral para generación eléctrica – HTC

La participación de la biomasa en la generación eléctrica en Chile ha experimentado un crecimiento sostenido durante los últimos años, pasando de menos de un 1% el 2010 a un 3.9% el 2014. No obstante, esta proporción aún es muy baja para un país con una alta disponibilidad del recurso. Dentro de las alternativas de generación con biomasa, una de las opciones factibles de implementar es su incorporación en centrales a carbón existentes, como una manera de aumentar la participación de fuentes renovables en la matriz eléctrica, quemar eficientemente la biomasa y disminuir los efectos ambientales de la combustión de carbón.

Hasta el momento, la biomasa utilizada en generación corresponde casi exclusivamente a residuos y subproductos forestales (aserrín, corteza y licor negro, principalmente), por tanto, el porcentaje de participación puede incrementarse si se incorporan otros tipo de biomasas residuales con alta disponibilidad, como por ejemplo lodos de plantas de tratamiento, residuos agroindustriales y residuos sólidos domiciliarios, entre otros. No obstante, dada las características de estos tipos de biomasa (alto contenido de agua, baja densidad energética y producción distribuida), hacen inviable su utilización sin pretratamiento.

En el contexto descrito, el desafío es modificar las propiedades de la biomasa a través de un proceso termoquímico, para producir un biocombustible energéticamente densificado (carbón biomásico), con características físicas y químicas que lo hagan competitivo frente al carbón mineral (mayor poder calorífico, bajo porcentaje de humedad, homogéneo e hidrofóbico).

El proceso consiste en una carbonización hidrotermal (HTC) es un proceso de carbonización artificial que ocurre en un medio acuoso, a temperaturas entre 175 y 250°C, y a presión de saturación (20-60 bar) o ligeramente superior. Los sistemas de HTC permiten procesar una amplia gama de tipos de biomasa y hacen factible el procesamiento de biomasa con alto contenido de humedad.

Esta solución tecnológica apunta a remediar las dificultades operacionales y de costos asociadas al transporte, almacenamiento y uso de biomasa en procesos de co-combustión con carbón mineral. Por otra parte, el uso de biomasa residual para generación de energía ofrece varias ventajas, tanto ambientales (reducción de emisiones y uso de una materia prima renovable) como económica-sociales (uso de un residuo con escaso o nulo valor, nuevas actividades productivas, y aumento de mano de obra)

Se ha demostrado la factibilidad técnica, a nivel de laboratorio, de carbonizar biomasa húmeda y combustionarla con carbón mineral para generar energía. Se han obtenido biomasa densificada energéticamente, bio-carbon (polvo negro homogéneo), a partir de aserrín de pino, residuos feriales y lodos de plantas de tratamiento, con rendimientos energéticos superiores al 50%. El biocarbón obtenido posee un poder calorífico notablemente superior al de la biomasa original (> 15%), y una humedad del orden del 3% después de un filtrado. La disminución en la higroscopicidad es notable (reducción de hasta un 50%) y se observa una mejora en la calidad de las cenizas.

Junto con lo anterior, los ensayos de co-combustión con carbón mineral, a nivel de laboratorio, demuestran disminuciones interesantes de las emisiones de NOx y SO2 de 10% y 30%, respectivamente.

Los desafíos futuros son el escalamiento piloto del proceso que permita determinar los parámetros de diseño de una planta industrial, incluyendo sistemas de recuperación energética; estimar costos de producción e identificar posible problemas operacionales. Así mismo, es de interés aplicar el proceso a otros tipos de biomasa residual con alta disponibilidad y bajo costo.

CONTACTO

Cristina Segura, Jefe de Área Bioenergía
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