Aprovechamiento de bioaceite pirolítico en motores a reacción, motores diesel, calderas y bioexplosivos

Abstract

El impacto del uso de combustibles fosiles aumenta con la mayor demanda energetica actual, con importantes consecuencias ambientales, politicas y economicas. Debemos concienciarnos de mantener nuestro entorno y fomentar un desarrollo sostenible, reduciendo el consumo de combustibles fosiles en la medida de lo posible. La alternativa actual al petroleo en muchos de sus aprovechamientos son los biocombustibles, aunque tambien tienen sus detractores por causas en algunos casos justificadas, cuando su cultivo obstaculiza el uso de esas extensiones para alimentos. Por ello, este estudio se centra en la obtencion de biocombustible de biomasa residual, que se obtiene como subproducto de otros aprovechamientos y no interfiere en el consumo humano. Pocos estudios se han enfocado sobre el uso de los bioaceites generados en el proceso de pirolisis, que involucran menores tasas de polucion que otras alternativas energeticas. En este trabajo se presenta un Proyecto de Tesis Doctoral registrado en el Programa de Doctorado de Ingenieria de Biosistemas de la Universidad de Leon que involucra, ademas de a esta, a la Universidad de Extremadura y a la Academia Basica del Aire. El trabajo de investigacion consta de varios apartados: - Comienza con la obtencion de bioaceites a partir de biomasa residual, provenientes de planta de cardo y orujillo de aceituna a partir de un proceso de pirolisis y un proceso de gasificacion industrial respectivamente. La fraccion liquida obtenida supone entre un 30% y un 40% en masa del total de los productos de la pirolisis. - Seguidamente el bioaceite obtenido se trata mediante diversos procesos: para el aceite de cardo se lleva a cabo una extraccion con solventes organicos para reducir su contenido en humedad mejorando su poder calorifico, y para el aceite de orujillo de aceituna se procede con una emulsificacion con ultrasonidos y adicion de surfactante para mejorar la miscibilidad con el combustible fosil y procesos de hidrodesoxigenacion para reducir su contenido en oxigeno, lo que ademas mejora su miscibilidad y reduce su viscosidad. - Posteriormente se realizan pruebas en diversas maquinas termicas que usan diferentes combustibles derivados del petroleo (queroseno, gasoleo y fuel oleo) para aumentar el alcance posible del uso del biocombustible pirolitico, estudiando el comportamiento del biocombustible obtenido mezclado con combustible fosil en diferentes proporciones. Las maquinas termicas donde se realizaron las pruebas son: un motor a reaccion a escala de fabricacion propia (ciclo Brayton), simulando el desempeno del biocombustible en sustitucion parcial del queroseno para motores de turbina de aviacion y turbinas de gas para co-generacion; un motor de gasoleo de automocion (ciclo Diesel) cuyos resultados positivos confirmaron la viabilidad del uso de biocombustible para diversos metodos de transporte maritimo y terrestre, asi como para maquinaria industrial y generadores de corriente que utilicen igualmente motores de ciclo Diesel; se realizaron pruebas en una caldera de queroseno (parafina liquida) y finalmente se probo en sustitucion total del combustible fosil para la fabricacion de bioexplosivos tipo ANFO. Con ello se intenta comprobar la viabilidad del uso del biocombustible pirolitico para aumentar el alcance posible de fuentes de energia alternativas al petroleo para diferentes medios de transporte (aereo, maritimo y terrestre) ademas de explotaciones industriales (maquinas termicas industriales y calderas) y otros usos energeticos (turbinas de co-generacion y generadores diesel), ampliando su uso incluso para la sustitucion total de combustibles fosiles en la fabricacion de explosivos ANFO con base biologica para mineria y voladuras civiles. Los resultados a priori son satisfactorios, acercandose al desempeno ofrecido por el combustible fosil en la mayoria de los casos. Sin embargo, conviene mejorar ciertas caracteristicas del bioaceite ya que el uso de este biocombustible pirolitico sin haber sido tratado puede afectar a la fiabilidad de las mecanicas, provocando posibles averias en las bombas y otras partes del sistema de alimentacion de combustible. Para solucionar estos problemas, se somete el bioaceite a procesos de emulsificacion que reducen su viscosidad y mejoran su miscibilidad con el combustible fosil, y tratamiento de desoxigenacion que permiten reducir el poder corrosivo del bioaceite, mejorar su estabilidad y reducir los compuestos oxigenados. Ambos procesos suponen una optimizacion importante para poder utilizar el bioaceite en las maquinas termicas citadas con mayores garantias.