PROCESOS QUÍMICOS Y BIOQUÍMICOS DE LA BIOMASA
Modificación de las Características Químicas de la Biomasa
(Biomasa natural, prensada o químicamente procesada)
- Procedimiento
- Reacción química con otro reactivo + catalizador.
- Parámetros Diferenciadores
- Tipo de biomasa.
- Tipo de reactivo (biológico: proceso bioquímico).
- Tipo de reacción.
- Cinética de la reacción (catalizador).
- Objetivos
- Obtención de combustible de mejores características para una posterior combustión: líquidos o gases.
TRANSESTERIFICACIÓN
- Materia Prima
- Aceite procedente del prensado de semillas oleaginosas.
- Reactivo
- Alcohol (metanol) o bioalcohol (etanol).
- Reacción
- Aceite + Alcohol = Éster + Glicerina.
- Catalizador
- Básicos (NaOH, KOH), ácidos o biológicos.
- Objetivos
- Éster.
- Sustitución parcial o total de gasóleos (propiedades similares o mejores).
- Aplicación
- Motores Diésel; transporte, generación eléctrica.
- Coproducto
- Glicerina (farmacia, cosmética, química).
FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA
- Materia Prima
- Mosto procedente de prensado de materia azucarada.
- Mosto procedente de conversión enzimática del almidón de materia amilácea.
- Materia celulósica (proceso en desarrollo).
- Reactivo
- Levadura.
- Reacciones
- Hidrólisis del almidón: 2 C6H10O5 (Almidón) + H2O = C12H22O11 (Sacarosa, …)
- Sacarificación: C12H22O11 + H2O = 2 C6H12O6 (Glucosa, Fructosa, …)
- Fermentación: C6H12O6 + Lev. = 2 C2H5OH (Etanol) + CO2
- Postratamiento
- Destilación.
- Objetivos: Etanol
- Sustitución parcial de gasolinas (propiedades similares o mejores).
- Fabricación de éteres (componentes antidetonantes).
- Aplicación
- Motores de encendido por chispa (y mezclas diésel): transporte.
FABRICACIÓN DE ÉTERES
- Materia Prima
- Bioetanol.
- Reactivo
- Iso-olefinas (principalmente isobuteno).
- Condiciones
- 10 bar, 250ºC y catalizadores metálicos.
- Objetivo
Éteres (origen biológico solo en un 45% en peso).
- Sustitución parcial de gasolinas y aditivos antidetonantes.
- Aplicación
- Motores de encendido por chispa: transporte.
PROCESOS DE REFORMADO Y CONVERSIÓN CATALÍTICA
Reformado Catalítico
- Materia Prima
- Biomasa sometida a proceso previo termoquímico o bioquímico.
- Condiciones
- Medio catalítico.
- Reacciones
- Vapor, aire.
- Preprocesados (para evitar envenenamiento de catalizadores)
- Hidrodesulfuración.
- Postprocesados (para aumentar contenido en H2)
- Hidratación a 380ºC.
- Objetivo
- H2 para combustión directa o para pilas de combustible.
- Aplicaciones
- Transporte.
Descomposición Térmica Catalítica
- Materia Prima
- Biomasa sometida a proceso previo termoquímico o bioquímico.
- Condiciones
- Ausencia de oxígeno, medio catalítico.
- Reacción
- Biocombustible.
- Objetivo
- H2 para combustión directa o para pilas de combustible.
Fischer-Tropsch
- Materia Prima
- Biomasa sometida a gasificación o reformado catalítico (SR).
- Condiciones
- Medio catalítico y alta presión.
- Reacción
- Gas.
- Objetivo
- Conversión de gas a líquido (gasolina, gasóleo y queroseno), sin aromáticos ni azufre.
- Aplicaciones
- Transporte; motores Diésel, motores de encendido por chispa, turbina de gas.
MODIFICACIÓN FÍSICO-QUÍMICA DE BIOMASA RESIDUAL
Generalidades
- Procedimiento
- Reacción química con agentes biológicos.
- Parámetros Diferenciadores
- Tipo de biomasa.
- Condiciones de aireación, humedad y temperatura.
- Objetivos
- Obtención de combustible gaseoso o de abonos.
Digestión Anaerobia
- Materia Prima
- Biomasa húmeda (residuos urbanos, industriales, agrícolas o ganaderos).
- Fases
- Hidrólisis: Lípidos + Proteínas + Carbohidratos + H2O = ácidos grasos + aminoácidos + azúcares.
- Acidogénesis: ácidos grasos + bacterias acidogénicas = ácidos volátiles + CO2 + H2.
- Acetogénesis: ácidos grasos volátiles + bacterias acetogénicas = Acetato.
- Metanogénesis: CO2 + H2 + acetato + bacterias metanogénicas = Metano.
- Cinética
- Estiércol vacuno o porcino: 115 días.
- Paja: 80 a 120 días.
- Hierba: 25 días.
- Objetivo
- Gas rico en Metano (50-70%) + CO2 (35-40%) + H2 (1-3%).
- Postratamiento
- Enriquecimiento por absorción de CO2.
- Aplicaciones (quemadores)
- Industria agroalimentaria, explotaciones ganaderas, plantas depuradoras de aguas residuales.
Compostaje (Fermentación y Maduración Aerobia)
- Materia Prima
- Biomasa sólida residual (paja, basuras, madera, lodos, residuos agroalimentarios).
- Sólidos deshidratados procedentes de la digestión anaerobia.
- Condiciones
- Aireación a temperatura y humedad controladas.
- Fases
Fase Termófila: Descomposición o Fermentación
Destruye bacterias patógenas.
- Fermentación natural (lenta: 8 semanas). Sistemas abiertos.
- Fermentación forzada (rápida: 2-3 semanas). Sistemas cerrados (túneles).
Fase Mesófila: Maduración
Actividad bacteriana no patógena. Sistema abierto. 7 semanas.
- Estabilización.
- Homogeneización.
- Aplicación
- Abono para agricultura intensiva de invernadero.