Gas de madera
El gas de madera es un gas combustible que se puede utilizar para hornos, estufas y vehículos. Durante el proceso de producción, la biomasa o materiales relacionados que contienen carbono se gasifican dentro del entorno limitado en oxígeno de un generador de gas de madera para producir una mezcla combustible. En algunos gasificadores, este proceso está precedido por la pirólisis , donde la biomasa o el carbón se convierte primero en carbón , liberando metano y alquitrán rico en hidrocarburos aromáticos policíclicos .
En marcado contraste con el gas de síntesis , que es una mezcla casi pura de H2 /CO, el gas de madera también contiene una variedad de compuestos orgánicos ("destilados") que requieren depuración para su uso en otras aplicaciones. Dependiendo del tipo de biomasa, se produce una variedad de contaminantes que se condensarán a medida que el gas se enfríe. Cuando el gas de productor se utiliza para impulsar automóviles y barcos [1] o se distribuye a lugares remotos, es necesario depurar el gas para eliminar los materiales que pueden condensarse y obstruir los carburadores y las líneas de gas. La antracita y el coque son los preferidos para el uso automotriz, porque producen la menor cantidad de contaminación, lo que permite utilizar depuradores más pequeños y livianos.
Historia
El primer gasificador de madera fue construido aparentemente por Gustav Bischof en 1839. El primer vehículo propulsado por gas de madera fue construido por TH Parker en 1901. [2] Alrededor de 1900, muchas ciudades suministraban gases combustibles (producidos de forma centralizada, generalmente a partir de carbón ) a las viviendas. El gas natural comenzó a utilizarse recién en la década de 1930.
Durante la Segunda Guerra Mundial se utilizaron vehículos de gas de madera como consecuencia del racionamiento de combustibles fósiles. Sólo en Alemania, al final de la guerra estaban en funcionamiento unos 500.000 vehículos de gas de madera. Camiones, autobuses, tractores, motocicletas, barcos y trenes estaban equipados con una unidad de gasificación de madera. En 1942, cuando el gas de madera todavía no había alcanzado su apogeo, había unos 73.000 vehículos de gas de madera en Suecia [3] , 65.000 en Francia, 10.000 en Dinamarca y casi 8.000 en Suiza. En 1944, Finlandia tenía 43.000 "woodmobiles", de los cuales 30.000 eran autobuses y camiones, 7.000 vehículos privados, 4.000 tractores y 600 barcos [4] .
En China y Rusia todavía se fabrican gasificadores de madera para automóviles y como generadores de energía para aplicaciones industriales. En Corea del Norte [5] se utilizan camiones equipados con gasificadores de madera en zonas rurales, especialmente en las carreteras de la costa este.
Producción
Un gasificador de madera toma virutas de madera, aserrín, carbón vegetal, carbón, caucho o materiales similares como combustible y los quema de forma incompleta en una caja de fuego, produciendo gas de madera, ceniza sólida y hollín , este último de los cuales debe eliminarse periódicamente del gasificador. Luego, el gas de madera se puede filtrar para eliminar alquitranes y partículas de hollín/ceniza, enfriar y dirigir a un motor o celda de combustible . [6] La mayoría de estos motores tienen estrictos requisitos de pureza del gas de madera, por lo que el gas a menudo tiene que pasar por una limpieza de gas exhaustiva para eliminar o convertir, es decir , " craquear ", alquitranes y partículas. La eliminación del alquitrán a menudo se logra utilizando un depurador de agua . Hacer funcionar gas de madera en un motor de combustión interna que quema gasolina sin modificar puede provocar una acumulación problemática de compuestos no quemados.
La calidad del gas de los distintos "gasificadores" varía mucho. Los gasificadores por etapas, en los que la pirólisis y la gasificación se producen por separado en lugar de en la misma zona de reacción como era el caso de los gasificadores de la Segunda Guerra Mundial, pueden diseñarse para producir gas esencialmente libre de alquitrán (menos de 1 mg/m3 ) , mientras que los gasificadores de lecho fluidizado de un solo reactor pueden superar los 50.000 mg/m3 de alquitrán. Los reactores de lecho fluidizado tienen la ventaja de ser mucho más compactos, con mayor capacidad por unidad de volumen y precio. Dependiendo del uso previsto del gas, el alquitrán puede ser beneficioso, ya que aumenta el poder calorífico del gas.
El calor de combustión del "gas de productor" (término utilizado en Estados Unidos para referirse al gas de madera producido para su uso en motores de combustión) es bastante bajo en comparación con otros combustibles. Taylor (1985) [7] informa que el gas de productor tiene un calor de combustión más bajo , de 5,7 MJ/kg, frente a los 55,9 MJ/kg del gas natural y los 44,1 MJ/kg de la gasolina. El calor de combustión de la madera suele ser de 15 a 18 MJ/kg. Es de suponer que estos valores pueden variar un poco de una muestra a otra. La misma fuente informa de la siguiente composición química por volumen, que muy probablemente también sea variable:
Composición del "gas productor" [7] Nombre químicoFórmulaFracciónNitrógeno N º 250,9%Monóxido de carbono CO27,0%Hidrógeno H214,0%Dióxido de carbono CO24,5%Metano Capítulo 43.0%Oxígeno O20,6%
La composición del gas depende en gran medida del proceso de gasificación, del medio de gasificación (aire, oxígeno o vapor) y de la humedad del combustible. Los procesos de gasificación con vapor suelen producir contenidos elevados de hidrógeno, los gasificadores de lecho fijo de corriente descendente producen concentraciones elevadas de nitrógeno y cargas bajas de alquitrán, mientras que los gasificadores de lecho fijo de corriente ascendente producen cargas elevadas de alquitrán. [6] [8]
Durante la producción de carbón para pólvora negra , se libera el gas volátil de la madera. Se obtiene un carbón con una superficie extremadamente alta, adecuado para su uso como combustible en la pólvora negra.
Véase también
Referencias
- ^ Farmer, Weston (1979). Desde mi antiguo taller náutico . International Marine Publishing. págs. 176-198.
- ^ "Thomas Hugh Parker". localhistory.scit.wlv.ac.uk . Genealogía. Archivado desde el original el 2013-05-05 . Consultado el 2008-02-05 .
- ^ Ekerholm, Helena (2012). "Significados culturales del gas de madera como combustible para automóviles en Suecia, 1930-1945". En Möllers, Nina; Zachmann, Karin (eds.). Sociedades energéticas pasadas y presentes: cómo la energía conecta la política, las tecnologías y las culturas . Bielefeld, DE: Transcript Verlag.
- ^ "Vehículos de gas de madera: Leña en el tanque de combustible". Revista Low-Tech . 18 de enero de 2010. Consultado el 8 de octubre de 2023 .
- ^ Wogan, David (2 de enero de 2013). «Cómo Corea del Norte alimenta sus camiones militares con árboles». Scientific American (scientificamerican.com) (blog) . Consultado el 22 de junio de 2016 .
- ^ ab Nagel, Florian (2008). Electricidad a partir de madera mediante la combinación de gasificación y pilas de combustible de óxido sólido (tesis doctoral). Zúrich, CH: Instituto Federal Suizo de Tecnología . Consultado el 8 de octubre de 2023 .
- ^ ab Taylor, Charles Fayette (1985). Motor de combustión interna en teoría y práctica . Vol. 1. Cambridge, MA: The MIT Press. Págs. 46-47. ISBN 978-0-262-70027-6.
- ^ Manual de sistemas de motores gasificadores de corriente descendente de biomasa (PDF) . Programa de información técnica solar (informe). Instituto de investigación de energía solar. Departamento de Energía de los Estados Unidos . 1988. Sección 5.2, párrafo 2, página 30.
Enlaces externos
- Gas de madera como combustible para motores (informe). Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación. 1986.
