CONVERSIÓN TERMO QUÍMICA DE BIOMASA PARA OBTENCIÓN DE BIO OIL

Investigadores de nuestra casa de estudios desarrollaron una tecnología propia de pirólisis flash para la elaboración de bio oil a partir de aserrín y otros residuos forestales, que tiene como base un sistema de lechos fluidos múltiples..

El creciente interés en la promoción de políticas energéticas que apuntan a dar mayor estabilidad al desarrollo económico, en un escenario de escasez de las energías tradicionales, ha impulsado la búsqueda de fuentes alternativas a éstas y, por tanto, de tecnologías para su obtención.

En este escenario se ha producido una revitalización de las tecnologías de pirólisis de biomasa -descomposición química del material a altas temperaturas en ausencia de oxígeno- particularmente la pirólisis flash (ultra rápida) para generar un combustible líquido llamado bio oil. Siguiendo esa tendencia y como parte de un proyecto Fondef iniciado en 2009, investigadores de nuestra casa de estudios desarrollaron una tecnología propia de pirólisis flash para la elaboración de bio oil a partir de aserrín y otros
residuos forestales, que tiene como base un sistema de lechos fluídos múltiples, creado por el académico de Ingeniería Metalúrgica, Igor Wilkomirsky -también con apoyo de Fondef para Codelco y Cementos Bío Bío- destinado a la neutralización de gases.

Wilkomirsky, director alterno de la iniciativa, explica que hoy existen tecnologías de pirólisis flash para la obtención de bio oil en Estados Unidos y Canadá y varias en desarrollo en distintos países de Europa, pero todas –aclara- “distintas a la nuestra”.

La tecnología local consta de 3 reactores con lechos fluidizados en serie, más un sistema rápido de condensación que ya han sido probados a través de una planta piloto instalada en la Unidad de Desarrollo Tecnológico (UDT) de la Universidad.

Los tres reactores operan simultáneamente y en serie. En el primero se calienta una arena fina de cuarzo fluidizada, que recircula permanentemente entre los 3 reactores para mantener la temperatura; mientras que en el segundo, se piroliza el aserrín. El tercero aporta temperatura al sistema, con gases calientes originados en la descarga de la arenilla del reactor de pirólisis y la combustión del carboncillo resultante del procesamiento flash de pirólisis del aserrín.

Los vapores generados en el proceso son enfriados y condensados en forma rápida para obtener finalmente el bio oil.

Es un proceso instantáneo, que –explica- ocurre “idealmente en una fracción de segundo” y que, por otro lado, prácticamente no genera emisiones. “La generación neta de dióxido de carbono es cero o neutra, en comparación con el petróleo que sí aumenta el contenido del C02 en el ambiente”.

Este diseño original ha dado pie a la solicitud de patentes –en Chile, Estados Unidos, Canadá, Brasil y la Unión Europea- tanto para el sistema de 3 reactores como para el de enfriamiento.

Las pruebas en planta muestran que por cada kilo de materia prima se producen entre 600 y 700 gramos de bio oil, un combustible equivalente al fuel 6, aunque de menor poder calorífico, que puede ser usado en calderas, hornos de cemento y sistemas de calefacción central en edificios grandes y, si es refinado, eventualmente podría llegar a ser utilizado en vehículos.

Y si bien sólo tiene un 55% del poder calorífico del petróleo diesel, sus costos de producción aparecen bastante convenientes. “El valor
de producción, todavía en cifras muy preliminares, sería de más o menos 40 dólares el barril contra 100 del petróleo diesel. Por lo tanto es competitivo a pesar de tener menor poder calorífico”, afirma.

En los primeros ensayos, la planta ha operado con hasta 30 kilos de aserrín por hora, pero en capacidad plena se estima podría llegar a 50 kilos. “Eso significaría procesar 1.2 toneladas (de aserrín) al día, si la planta estuviera en trabajo continuo”, señala Wilkomirsky.

Completamente armada en la UDT, la unidad de pruebas ha demostrado la factibilidad de producir el combustible líquido. Sin embargo aún hay algunas dificultades que superar y que, como indica el académico, son propias de la aventura de desarrollar una nueva tecnología. A pesar de esto, los investigadores están conformes con los avances alcanzados hasta el momento.

Los resultados obtenidos y el diseño de la planta permiten inferir que el escalamiento a una unidad comercial puede hacerse en forma lineal para la mayoría de los componentes del sistema. “Plantas comerciales podrían tratar desde 10 a 100 toneladas de aserrín por día, con un costo de inversión premilitar estimado de 5 a 30 millones de dólares”, afirma el doctor Wilkomirsky.

PRODUCTOS DE ALTO VALOR

El proyecto considera además una estrategia de refinación del bio oil, en una serie de fraccionamientos, para obtener de manera selectiva productos químicos de alto valor y demanda en el mercado.

Entre las alternativas que se barajan en el proyecto está el desarrollo de nuevas resinas naturales, del tipo fenolformaldehído, para reemplazar las de origen sintético, y el uso de fracciones del combustible para la formulación de aditivos de ensilaje.

El negocio integrado de productos químico-combustibles permite agregar valor a los residuos forestales y sustituir productos importados derivados del petróleo, disminuyendo así la dependencia del país del petróleo; realizando, además, un aporte a la diversificación energética.