Estudiantes de la USM investigan generación de gas de síntesis a través de biomasa

USM/DICYT Avena, trigo, pino, eucaliptus. Todos estos elementos son considerados biomasa, y muchas veces en su procesamiento industrial, pasan a ser desechos. No obstante, pueden ser de gran utilidad como material de experimentación.

Es lo que pensaron dos estudiantes de la Universidad Santa María: Daniel Torres y Cristian de la Cerda son alumnos de Ingeniería Civil Mecánica, y este último cursa paralelamente el Magíster en Ciencias de la Ingeniería Mecánica del Plantel. Juntos ganaron un fondo PIE>A, otorgado por la Casa de Estudios para financiar el prototipo y fases iniciales del proyecto “Generación de gas de síntesis a partir de biomasa nacional”.

La iniciativa propone la investigación de la gasificación de distintas biomasas nacionales en un reactor de medio poroso inerte, de manera de determinar los parámetros operacionales óptimos (vapor de agua, flujo de aire oxidante, humedad bruta de la biomasa) para la máxima generación de gas de síntesis.

El principal objetivo de la investigación, que utiliza la caña de la avena y el trigo, es determinar qué biomasa genera una mayor cantidad de gas de síntesis en un proceso de gasificación utilizando dicha tecnología. “Tomamos los desechos de la industria nacional, ya sea forestal o agrícola, y tratamos de convertirlos en pellets para poder quemarlos y colocarlos dentro de un reactor”, cuenta Daniel Torres. Esto, porque no se puede colocar la biomasa directamente en el dispositivo, porque se puede alterar su geometría y por ende la reproducibilidad de las experiencias.

El mencionado reactor está lleno de pequeñas esferas de alúmina, que soportan altas temperaturas y ayudan a la combustión y gasificación de la biomasa, con la finalidad de obtener gas de síntesis, es decir, producción de hidrógeno y monóxido de carbono.

Largas mediciones

Los estudiantes comentan que las experiencias toman entre tres y cuatro horas en el caso de las biomasas y luego de eso, cada medición se analiza en el cromatógrafo, extendiéndose por al menos 30 minutos cada una. “Necesitamos estar dentro de los rangos para los cuatro gases que nos interesan: hidrógeno, monóxido de carbono, dióxido de carbono y metano. Por eso a veces hay que pasar más de una vez la muestra, unas cuatro veces, que se traduce en más de dos horas sólo en el cromatógrafo. Es decir, todo puede tomar una mañana entera o incluso todo el día”.

El cromatógrafo, como equipamiento, entrega la composición de los gases que se están obteniendo. “En este caso está calibrado para que muestre hidrógeno, oxígeno, monóxido de carbono, dióxido de carbono y metano. Y si hay otro gas presente, aparece en una curva pequeña del gráfico, pero no lo podemos determinar porque no está calibrado para él”, aclara.

El aporte de la investigación es que las biomasas que se están evaluando no se han utilizado para efectos de obtención de gas de síntesis. “Sé que se ha usado el carbón, algas, neumáticos y petróleo pesado, pero la biomasa no se ha investigado mucho. Estos desechos entonces quedan y estamos tratando de averiguar si es rentable utilizarlos dentro de un reactor, si efectivamente podemos observar que, por ejemplo, la producción de hidrógeno es mayor que la que genera el carbón. Nadie lo ha hecho, entonces por eso estamos tratando de determinarlo”, manifiesta.

“Por lo mismo se hacen pruebas con varias biomasas, para ver cuál es la que más produce, teniendo en cuenta que son desechos de industria”, añade su compañero, Cristian de la Cerda. “Así, la madera por ejemplo llega como aserrín, eso es lo que se pelletiza”.

A esta escala, el proyecto es netamente académico, aunque en un futuro podría escalarse para colocarlo en la industria. “Ya hay empresas que trabajan con los desechos de los animales, por ejemplo, para tratar de utilizar los gases que producen, entonces nosotros estamos usando en este caso la biomasa, dirigiéndonos quizás a otros sectores de la economía, como las forestales o las empresas agrícolas, principalmente las que están en la VI y VII regiones, que son las zonas donde hay más cantidad de desechos”, explica Torres.

Cristián de la Cerda deberá hacer su tesis con un tema relacionado, y se asoció con su compañero de pregrado para cumplir la necesaria experimentación inicial, antes de hacer la fase de simulación que a él le corresponde. “Como requisito tengo que escribir un paper y dependiendo de los resultados que se vayan dando en las investigaciones, iremos evaluando. Si vemos que hay alguna biomasa que tiene un comportamiento muy favorable, hay que profundizar en eso, para ver si se puede lograr algo mayor”, puntualiza.