presentación ing. raul wainsten
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Producción y utilización de aceite de pirólisis
productos químicos derivados
y combustibles de 2da generación
Presentación Ing. Raul Wainsten
INTI – 15 de Octubre 2008
PIRÓLISIS es la degradación térmica, en ausencia de
oxígeno, de los componentes poliméricos de la biomasa,
principalmente hemi , holo-celulosa y lignina
Líquido Carbón Gas
PIRÓLISIS RAPIDA 75% 12% 13%
Temperatura moderada aprox 400ºC corto tiempo de residencia
PIRÓLISIS LENTA 30% 35% 35%
Temperaturas mas moderadas largos tiempos de residencia
GASIFICACIÓN 5% 10% 85%
Alta temperatura (mayor a 800ºC) alquitrán
vapor con alto tiempo de residencia
Bioaceite es el producto de la condensación
de los gases de la pirólisis de biomasa celulósica
Temperaturas aplicadas 400 a 650oC –
Ausencia del oxígeno –
Enfriamiento rápido–
Biomasa seca (máximo 10% de humedad) malla 2 a 4 mm
QUE ES EL BIO ACEITE ( BIO OIL) ?
¿Qué son los Bioaceites?
Son un complejo de microemulsiones que abarcan :
partículas de carbón, materiales cerosos, gotitas acuosas.
Las micelas se formaron de compuestos pesados en una matriz de
holocelulosa y derivados mezclados con agua.
Los Bioaceites son líquidos marrones oscuros
Inmiscibles en aceites de petróleo
Algunos son solubles en alcohol
Un Bioaceite típico puede contener más de 200 compuestos químicos
COMPOSICIÓN TÍPICA PROMEDIO
agua
aldehídos y cetonas
azúcares
ácidos carboxílicos
fenoles
lignina
10- 25%
15- 35%
6- 10%
15- 35%
6- 15%
15- 30%
PIRÓLISIS
LENTA RAPIDA
COMBUSTIBLES
LÍQUIDOS
GAS
POBRECARBÓN
VEGETAL
CARBON
VEGETAL
GAS
RICO
COMBUSTIÓN
GASIFICACIÓN
CARBON
ACTIVADO
COMBUSTIÓN
GASIFICACIÓN
BIO ACEITE
GAS
DE SINTESIS
METANOL
INGERWA
BIO MASA
Recoleccion y Acopio
Chipeteado – Secado . Molienda
PIROLISIS
BIO ACEITE ( BIO OIL)
ACOPIO PARA EXPORTACION
DESTILERIAS
CRACKING CATALITICO. FISCHER TROPSCH
CARBON ( CHAR )
BRIQUETEADO, PELLETEADO, MOLIDO
SECADEROS CALDERAS,
GRUPOS ELECTROGENOS
TURBINAS
DESOLVENTIZACION
ACTIVACION
CARBON ACTIVADOPELLETEADO,,GRANULADO, EN POLVO
DIESEL VERDE
GASOLINA VERDE
Abedul, Alamo, Eucalipto ,
Pino Spruce, Aspen, Abeto,
Roble, Quebracho Blanco,
Vinal, Caldén, Algarrobo
Residuos de la explotación maderera
como ser cortezas, ramas, hojas,
aserrín y virutas de pino,
eucalíptus, álamo
Turba de Hasselfors, Carbon draw mill,
Turba, Coque estacionado,
Finos de carbón, Carbón Sub A,
Carbón Bituminoso A,
Carbones y Carbonillas Vegetales. Lignito.
Desechos vegetales en general
Pellets de maderas
Pellets de harinas desgrasadas
(soja, girasol, tung, colza, maní)
Miscanthus, Pastura de junco amarillo,
Caña de Azucar, Bagazo, Caña Coihue
Residuos de Caña de Azucar (SCAR),
cáscaras y pulpa de cítricos,
Granos de café, Residuos de palma,
Frutas y Frutales en General
Algas
Residuos de las plantas de clasificación de granos y extractoras de aceites.
Fracción orgánica
de los Residuos
Sólidos Urbanos RSUO
MATERIAS PRIMAS PARA ELABORAR BIOACEITE
ESQUEMA DE FUNCIONAMIENTO DE UNA PLANTA PRODUCTORA DE
BIOACEITE Y CARBÓN, MEDIANTE LA PIRÓLISIS RAPIDA DE BIOMASAS
DIVERSAS
Diagrama de Flujo
CHIPETEADOREDUCCION DE TAMAÑO PRIMARIA
RECOLECCION
DE BIOMASA
SECADO
MOLIENDAREDUCIION DE TAMAÑO FINAL
ALIMENTACION
BIOMASA
REACTOR
GAS DE PIROLISIS SEPARADOR
CICLONICO
GAS SIN
CONDENSAR
CARBON
(CHAR)
CONDENSADOR BIOACEITE
GAS NO
CONDENSABLE
COMPRESOR
INTERCAMBIADOR DE CALOR
QUEMADOR
VENTEO
PLANTA PORTÁTIL PRODUCTORA DE BIOACEITE
CAPACIDAD 60 M3/ MES
INGERWA Modelo a Escala 1:20
Rendimientos de producción del Bioaceite
El Carbón y los Gases de Reciclo pueden ser utilizados como combustible
para proporcionar el calor del proceso de pirolisis
Condensado Orgánico
Carbón
Gases (CO, CO2, CH4)
Agua
40 - 65%
10 - 20%
10 - 30%
10 - 25%
INGERWA
Bamboo Tuloide, seco y molido
ENSAYOS CON BAMBOO
Acuerdo entre
GER-EBA ( FI-UBA )
GRUPO ENERGIA RENOVABLES
ENSAYOS BIO ACEITES
Ing Raúl Wainsten
Julio 2008
Vista planta piloto GER-EBA ( FI – UBA )
Vista planta piloto GER- EBA ( FI- UBA )
Ensayo de pirólisis
Bamboo Tuloide
Ensayo de
Pirólisis con
Bamboo Vitata
Ensayo de
Pirólisis con
Bamboo Vitata
Reactor de Pirólisis Rápidaescala laboratorio
capacidad 6 lts
Bio Aceite de Pirolisis
de Bamboo Vitata
Rendimiento de productos químicosmáximos reportados , % p/p
Ejemplos de aplicación
BIOACEITE CRUDO BIOACEITE PROCESADO
•Combustible ( comercial)
•Combustible para
transporte
•Hidrógeno
•Fertilizante de liberación lenta
•Control de emisiones
•Anti congelante
•Preservativo de maderas
•Precursor de resinas
•Aditivo para carnes ahumadas
•Descongelante
•Precursor de resinas
•Hidrógeno
•Aditivo de Combustibles
PRODUCTOS QUIMICOS ESPECIFICOS
•Acido Acético Comercial
•Hidroxi acetaldehido
•Levoglucosan
•Levoglucosanona
•Maltol
USOS INDUSTRIALES DEL BIOACEITE (Bio Oil)
La alta reactividad de los compuestos que integran el BIOACEITE (Bio Oil)
permiten utilizarlo para desarrollar la fabricación de productos químicos de
uso industrial como ser:
Gas de síntesis: el BIOACEITE (Bio Oil) puede ser fácilmente convertible
en gas de síntesis del que se puede fabricar una amplia gama de productos
químicos como : metanol, amoníaco,
Mezclado con alcoholes: se obtiene un mejoramiento en el
Comportamiento de los alcoholes como combustible.
Fabricación de ácido acético, glioxal, acetol, ácido fórmico, químicos
aromáticos, solventes , mejoradores de octano, resinas, barnices.
Conservantes de madera, desinfectantes.
Refinación y extracción de los siguientes
compuestos químicos:Hidroxi-acetaldehído (agente de brillo en la industria papelera,
reemplazante de la glioxalina)
Levoglucosan: aplicacion potencial en síntesis química, polímeros
especiales, resinas y sufractantes.
Levoglucosanona: uso en aditivos, pesticidas y solventes
Resinas : la lignina contenida en el BIOACEITE ( Bio Oil ) puede
reemplazar el uso de fenol, también puede reemplazar los polioles en las
formulaciones con poliuretano.
El BIOACEITE ( Bio Oil ) reaccionado con amoníaco, urea u otro amino
compuesto resulta un efectivo fertilizante de liberación lenta.
Agente de flotación de sulfuros metálicos, en reemplazo del aceite de pino.
Poder Calorífico de Distintos Combustibles
kcal/kg
0
1.000
2.000
3.000
4.000
5.000
6.0007.000
8.000
9.000
10.000
11.000
12.000
13.000
14.000
Gas
natural
Acetile
no
Prop
ano
Gas
olina
Butano
Gas
oil
Fuelo
il
Bio Ac
eite
Antra
cita
Coque
Gas
de alu
mbrad
o
Alco
hol d
e 95
º
Lign
ito
Turba
Hulla
Bioaceite como combustible de
calderas y secaderos
Dendro Energy y Co-Generación
Utilización de Bioaceite puro o en mezcla de carbón
Ensayos y escala industrial, en operación en:
Malasia, Finlandia, India,Canadá, España, Holanda, etc.
Empresas: Enzyn , Dynamotive,
TGV, NREL, Red Arrow
Unión Fenoza, Sulzer, ENCE
Lurgi – Choren
UOP-Honeywell
Bioaceite como combustible
de turbinas
Exitosas pruebas en turbinas alimentadas con
Bioaceite puro o combinado con JP-4 o Gasoil
Plantas funcionando con Bioaceite puro
alimentando una turbina produciendo E.E. :
Dynamotive-Orenda, Unión Fenoza
Comparación del Impacto Ambiental
del Gasoil de Petróleo con Biocombustibles
ANALISIS DE CICLO DE VIDA
ACTIVIDAD CLIMATICA DEL CO2
PRODUCIDO POR LOS COMBUSTIBLES
CH4 en el Planeta
Vista desde el espacio de la distribición de Metano sobre el planeta INGERWA
Fertilizantes
Reacción de Bioaceite o vapores de pirolisis
incorporan 10% de Nitrógeno en fertilizantes
biodegradables
Producción de Fertilizantes de Liberación Lenta
RESINAS Y ADHESIVOS
INVESTIGACIONES PARA LA SUSTITUCION DE FENOLES
DE PETROLEO EN LA ELABORACION DE
TABLEROS DE MADERA TERCIADA
PRESERVACION DE MADERA
Muchas investigaciones han demostrado las
propiedades sinergéticas del Bioaceite como
funguicida y un potencial sustituto de la creosota
El pentaclorofenol es 10 veces mas activo
combinado con Bioaceite
RESUMEN DE APLICACIONES
PARA EL BIOACEITE
BIO ACEITE ( Bio Oil ) CRUDO
CALDERA Refinado Gasificación Reformado
SINTESIS
SEPARACION
MOTOR
TURBINA
CALOR Electricidad Combustible para
transporte, etcH2 Prod.Químicos
CONCEPTOS DE BIO REFINERIAPRODUCCION INTEGRADA DE COMMODITIES Y PRODUCTOS
QUIMICOS DE ALTO VALOR , A LA PAR DE COMBUSTIBLES Y ENERGIA
USO OPTIMIZADO DE RECURSOS , MAXIMIZANDO RESULTADOS DE
PRODUCCION, MAXIMIZANDO BENEFICIOS Y MINIMIZANDO
CONTAMINACIONES
BIOMASA
Fast
Pirólisis
Proceso
Primario
Proceso
Secundario
Proceso
Terciario
Productos
Químicos
Commodities
Combustibles
Sub productos y desperdicios
Planta escala laboratorio para activación
de carbón residual de pirólisis
Planta Piloto GER- EBA ( FI – UBA )
Carbón Activado
POLVO
GRANULADO
PELLETS
Materias Primas vs Productos Finales
Carbón de pirólisis de Bamboo Tuloide
Carbón de Pirólisis de Bamboo Vitata
Carbón Activado
MICROPOROS
GRANULADO
MACRO Y MESOPOROS
Presentacion Ing Raul Wainsten
INTI – 15 de Octubre 2008
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