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

Resumen

El impacto del uso de combustibles fósiles aumenta con la mayor demanda energética actual, con importantes consecuencias ambientales, políticas y económicas. Debemos concienciarnos de mantener nuestro entorno y fomentar un desarrollo sostenible, reduciendo el consumo de combustibles fósiles en la medida de lo posible. La alternativa actual al petróleo en muchos de sus aprovechamientos son los biocombustibles, aunque también 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 obtención 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 pirólisis, que involucran menores tasas de polución que otras alternativas energéticas. En este trabajo se presenta un Proyecto de Tesis Doctoral registrado en el Programa de Doctorado de Ingeniería de Biosistemas de la Universidad de León que involucra, además de a ésta, a la Universidad de Extremadura y a la Academia Básica del Aire. El trabajo de investigación consta de varios apartados: - Comienza con la obtención de bioaceites a partir de biomasa residual, provenientes de planta de cardo y orujillo de aceituna a partir de un proceso de pirólisis y un proceso de gasificación industrial respectivamente. La fracción líquida obtenida supone entre un 30% y un 40% en masa del total de los productos de la pirólisis. - Seguidamente el bioaceite obtenido se trata mediante diversos procesos: para el aceite de cardo se lleva a cabo una extracción con solventes orgánicos para reducir su contenido en humedad mejorando su poder calorífico, y para el aceite de orujillo de aceituna se procede con una emulsificación con ultrasonidos y adición de surfactante para mejorar la miscibilidad con el combustible fósil y procesos de hidrodesoxigenación para reducir su contenido en oxígeno, lo que además mejora su miscibilidad y reduce su viscosidad. - Posteriormente se realizan pruebas en diversas máquinas térmicas que usan diferentes combustibles derivados del petróleo (queroseno, gasóleo y fuel óleo) para aumentar el alcance posible del uso del biocombustible pirolítico, estudiando el comportamiento del biocombustible obtenido mezclado con combustible fósil en diferentes proporciones. Las máquinas térmicas donde se realizaron las pruebas son: un motor a reacción a escala de fabricación propia (ciclo Brayton), simulando el desempeño del biocombustible en sustitución parcial del queroseno para motores de turbina de aviación y turbinas de gas para co-generación; un motor de gasóleo de automoción (ciclo Diesel) cuyos resultados positivos confirmaron la viabilidad del uso de biocombustible para diversos métodos de transporte marítimo y terrestre, así como para maquinaria industrial y generadores de corriente que utilicen igualmente motores de ciclo Diesel; se realizaron pruebas en una caldera de queroseno (parafina líquida) y finalmente se probo en sustitución total del combustible fósil para la fabricación de bioexplosivos tipo ANFO. Con ello se intenta comprobar la viabilidad del uso del biocombustible pirolítico para aumentar el alcance posible de fuentes de energía alternativas al petróleo para diferentes medios de transporte (aéreo, marítimo y terrestre) además de explotaciones industriales (máquinas térmicas industriales y calderas) y otros usos energéticos (turbinas de co-generación y generadores diésel), ampliando su uso incluso para la sustitución total de combustibles fósiles en la fabricación de explosivos ANFO con base biológica para minería y voladuras civiles. Los resultados a priori son satisfactorios, acercándose al desempeño ofrecido por el combustible fósil en la mayoría de los casos. Sin embargo, conviene mejorar ciertas características del bioaceite ya que el uso de este biocombustible pirolítico sin haber sido tratado puede afectar a la fiabilidad de las mecánicas, provocando posibles averías en las bombas y otras partes del sistema de alimentación de combustible. Para solucionar estos problemas, se somete el bioaceite a procesos de emulsificación que reducen su viscosidad y mejoran su miscibilidad con el combustible fósil, y tratamiento de desoxigenación que permiten reducir el poder corrosivo del bioaceite, mejorar su estabilidad y reducir los compuestos oxigenados. Ambos procesos suponen una optimización importante para poder utilizar el bioaceite en las máquinas térmicas citadas con mayores garantías.