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¿Cómo fabricar aceite a 200 grados C? ¡Se revela el proceso en dos etapas de una patente estadounidense de 1939!
Con la actual demanda de energía renovable, cómo convertir eficazmente la biomasa en combustible utilizable se ha convertido en un tema de investigación candente. La licuefacción hidrotermal (HTL) es un proceso de pirólisis que puede convertir la biomasa húmeda en productos similares al petróleo crudo, lo que es particularmente importante en tiempos de crisis energética. En 1939, la patente estadounidense 2.177.557 describió un proceso de dos etapas que podría ser la clave para convertir la biomasa en petróleo.
Este proceso demuestra cómo el agua y la alta presión pueden acelerar la eficiencia de la conversión de materia orgánica, proporcionando una posible solución para un futuro de energía limpia.
Conceptos básicos de la licuefacción hidrotermal
La licuefacción hidrotermal es un proceso de pirólisis que se lleva a cabo a alta presión y temperatura moderada para convertir la biomasa en petróleo crudo de alta densidad energética mediante conversión termoquímica. Su principio de funcionamiento es utilizar el estado supercrítico o subcrítico del agua para promover la conversión de biomasa. El aceite producido contiene un poder calorífico de hasta 33,8-36,9 megajulios por kilogramo, y tiene baja viscosidad y alta solubilidad, por lo que puede utilizarse como Un transporte El combustible puede ser mejorado aún más a diésel, gasolina y otros combustibles.
El proceso de dos etapas en 1939En 1939, con la llegada de una patente estadounidense, el concepto básico de la licuefacción hidrotermal comenzó a tomar forma. El proceso descrito en la patente implica dos etapas principales: la primera etapa consiste en calentar una mezcla de agua, virutas de madera e hidróxido de calcio a una temperatura que oscila entre 220 y 360 grados centígrados y una presión superior a la presión del vapor de agua saturado. El objetivo principal de este proceso es producir "aceite y alcohol". La segunda etapa implica una "destilación seca" para producir diversos "aceites y cetonas", pero no se revelaron las condiciones específicas de temperatura y presión.
Historia de la licuefacción hidrotermalEste proceso de dos etapas sentó las bases para la futura tecnología de licuefacción hidrotermal y despertó el interés de investigación posterior durante el embargo de petróleo de la década de 1970.
La idea de producir petróleo a partir de biomasa utilizando agua caliente y catalizadores alcalinos existe desde la década de 1920. Con la crisis del petróleo de la década de 1970, muchas instituciones de investigación comenzaron a explorar este área. El Centro de Investigación Energética de Alberta y otras instituciones como Shell Oil también han mostrado un fuerte interés técnico.
El proceso de reacción química
Durante el proceso de licuefacción hidrotermal, las moléculas de cadena larga de carbono experimentan reacciones de craqueo térmico y eliminan elementos de oxígeno mediante reacciones de deshidratación y descarboxilación, formando en última instancia un bioaceite con una alta relación hidrógeno-carbono. Estas reacciones químicas dependen no sólo de la temperatura y la presión, sino también de la composición de las materias primas, el tiempo de reacción y el uso de catalizadores.
Impacto ambiental y retorno energético
Los biocombustibles producidos mediante licuefacción hidrotermal son carbono neutrales, lo que significa que no contribuyen con emisiones significativas de carbono al medio ambiente cuando se queman. Esto es mucho menor que las emisiones de carbono de los combustibles fósiles tradicionales. Además, el proceso no produce subproductos nocivos, lo que lo convierte en una opción energética relativamente limpia.
Conclusión y retos futuros
El desarrollo de la tecnología de licuefacción hidrotermal representa un camino sostenible para la producción de energía y puede tener un profundo impacto en la configuración energética futura. Sin embargo, la posibilidad de comercializarlo a gran escala es un gran desafío que enfrentan la ciencia, la tecnología, la economía y la política. ¿Podrá la tecnología actual satisfacer nuestras necesidades energéticas futuras?
