El gas de madera es un gas combustible que se puede utilizar en hornos, estufas y vehículos. Durante el proceso de producción, la biomasa o materiales relacionados que contienen carbono se gasifican dentro del entorno limitado de oxígeno de un generador de gas de madera para producir una mezcla combustible. En algunos gasificadores, este proceso va precedido de pirólisis , donde la biomasa o el carbón se convierten primero en carbón vegetal , liberando metano y alquitrán ricos 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 producen diversos contaminantes que se condensarán a medida que el gas se enfríe. Cuando el gas productor se utiliza para impulsar automóviles y embarcaciones [1] o se distribuye a lugares remotos, es necesario limpiar el gas para eliminar los materiales que pueden condensarse y obstruir los carburadores y las líneas de gas. La antracita y el coque se prefieren para uso automotriz porque producen la menor cantidad de contaminación, lo que permite utilizar depuradores más pequeños y livianos.
Al parecer, el primer gasificador de madera fue construido 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 centralmente, normalmente a partir de carbón ) a las residencias. El gas natural no empezó a utilizarse hasta la década de 1930.
Los vehículos de madera y gas se utilizaron durante la Segunda Guerra Mundial como consecuencia del racionamiento de los combustibles fósiles. Sólo en Alemania al final de la guerra se utilizaban alrededor de 500.000 vehículos de " gas industrial ". Se equiparon camiones, autobuses, tractores, motocicletas, barcos y trenes con una unidad de gasificación de madera. En 1942, cuando el gas de madera aún no había alcanzado la cima de su popularidad, había alrededor de 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 "madera móviles", 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 las zonas rurales, especialmente en las carreteras de la costa este.
Un gasificador de madera toma como combustible astillas de madera, aserrín, carbón vegetal, hulla o materiales similares y los quema de forma incompleta en una cámara de combustión, produciendo gas de madera, cenizas sólidas y hollín , estos últimos deben retirarse periódicamente del gasificador. Luego, el gas de madera puede filtrarse en busca de alquitranes y partículas de hollín/ceniza, enfriarse y dirigirse a un motor o pila 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 extensa limpieza de gas para eliminar o convertir, es decir , " craquear ", alquitranes y partículas. La eliminación del alquitrán a menudo se logra mediante el uso de 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 diferentes "gasificadores" varía mucho. Los gasificadores por etapas, donde la pirólisis y la gasificación ocurren 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/m 3 ), mientras que los de gasificación simple Los gasificadores de lecho fluidizado del reactor podrán superar los 50.000 mg/m³ de alquitrán. Los reactores de lecho fluidizado tienen la ventaja de ser mucho más compactos, con más capacidad por unidad de volumen y precio. Dependiendo del uso previsto del gas, el alquitrán puede resultar beneficioso, además de aumentar el poder calorífico del gas.
El calor de combustión del "gas productor" -término utilizado en los Estados Unidos que significa gas de madera producido para su uso en un motor de combustión- es bastante bajo en comparación con otros combustibles. Taylor (1985) [7] informa que el gas productor tiene un calor de combustión menor de 5,7 MJ/kg frente a 55,9 MJ/kg del gas natural y 44,1 MJ/kg de la gasolina. El calor de combustión de la madera suele ser de 15 a 18 MJ/kg. Presumiblemente, estos valores pueden variar algo de una muestra a otra. La misma fuente informa la siguiente composición química por volumen que probablemente también sea variable:
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 altos contenidos de hidrógeno, los gasificadores de lecho fijo de corriente descendente producen altas concentraciones de nitrógeno y bajas cargas de alquitrán, mientras que los gasificadores de lecho fijo de corriente ascendente producen altas cargas de alquitrán. [6] [8]
Durante la producción de carbón vegetal para pólvora , se libera el gas volátil de la madera. Resultados de carbono con una superficie extremadamente alta, adecuados para su uso como combustible en pólvora negra.
