Científicos de la Universidad Carlos III de Madrid (UC3M) han desarrollado un sistema que puede mejorar previsiblemente la eficiencia del proceso de conversión de biomasa a gas combustible. La solución se basa en un nuevo aparato que mediante un plato rotatorio aumenta la calidad de la combustión en un lecho fluido con la finalidad de producir energía de forma sostenible. (OIC / UC3M).
Uno de los retos de la ingeniería química es poner en contacto sólidos con gases para producir determinadas reacciones. Una alternativa es el lecho fluidizado, que consiste en un cilindro vertical con agujeros en la tapa inferior en el que se introducen partículas sólidas y aire a presión. De esta manera, las partículas sólidas se "suspenden" adquiriendo un comportamiento muy similar al del agua hirviendo. La velocidad del aire es clave en este punto ya que de esto depende que los sólidos se comporten como un fluido. Con poco aire las partículas no se mueven, pero con mucho ocurre lo contrario, se arrastran todas.
Los lechos fluidizados tienen aplicaciones medioambientales de relevancia porque permiten la gasificación de biomasa para producir energía. Es decir, a partir de biomasa triturada se puede conseguir un gas combustible para la producción energética. Según una de las autoras del estudio, Mercedes de Vega, del Grupo de Ingeniería de Sistemas Energéticos del departamento de Ingeniería Térmica y de Fluidos de la UC3M “los lechos fluidos utilizados como reactores químicos permiten procesos de conversión más eficaces al trabajar con tasas de mezcla altas y altas tasas de transferencia de calor y masa”.
Esta fuente renovable tiene un gran potencial en España, especialmente en procesos de co-combustión, combustión directa y gasificación. Sus aplicaciones son principalmente industriales, susceptibles de ser usadas en motores para la producción de electricidad, en turbinas accionadas por gas, en procesos de secado, así como en la industria farmacéutica para el tratamiento de polvos.
Una mejora en la eficiencia
El estudio analiza el comportamiento de un nuevo diseño de lecho con base rotatoria. La base es un plato perforado, donde un 1% de su área son agujeros. El trabajo de investigación evalúa el rendimiento de este nuevo diseño, considerando el incremento de presión y la calidad de la fluidización. El trabajo también pretende analizar el efecto de la velocidad de rotación del plato perforado en el comportamiento del lecho. Los lechos fluidizados pueden presentar problemas como la aglomeración de las partículas sólidas y puntos de alta temperatura. Sin embargo una de las conclusiones más importantes determina que el plato perforado rotativo reduce estos problemas porque permite una fluidización uniforme. Los investigadores proponen que en futuros experimentos se analice velocidades de rotación superiores a cien revoluciones por minuto y que se modifique la configuración de los agujeros en el plato.
Celia Sobrino, autora del estudio, explica que “el nuevo distribuidor rotatorio hace que en el lecho fluido las burbujas sean de menor tamaño y estén mejor distribuidas”. Además añade que esto va a mejorar la eficiencia de conversión cuando el nuevo distribuidor sea usado en un lecho fluido para gasificación.
El estudio "Fluidization of Group B particles with a rotating distributor" ha sido publicado en la revista Powder technology por el Grupo de Ingeniería de Sistemas Energéticos del Departamento de Ingeniería Térmica y de Fluidos de la Universidad Carlos III de Madrid.