Un generador de gas de madera es una unidad de gasificación que convierte la madera o el carbón vegetal en gas de madera , un gas pobre que consiste en nitrógeno atmosférico , monóxido de carbono , hidrógeno , trazas de metano y otros gases, que, después de enfriarse y filtrarse, se puede utilizar para alimentar un motor de combustión interna o para otros fines. Históricamente, los generadores de gas de madera solían montarse en vehículos , pero los estudios y desarrollos actuales se concentran principalmente en plantas estacionarias.
La gasificación fue una tecnología importante y común durante el siglo XIX y principios del XX. El gas de ciudad producido a partir del carbón se utilizaba ampliamente, principalmente para fines de iluminación. Cuando los motores de combustión interna estacionarios basados en el ciclo Otto estuvieron disponibles en la década de 1870, comenzaron a desplazar a las máquinas de vapor como motores primarios en muchas obras que requerían fuerza motriz estacionaria. La adopción se aceleró después de que la patente del motor Otto expirara en 1886. El potencial y la aplicabilidad práctica de la gasificación a los motores de combustión interna se entendieron bien desde los primeros días de su desarrollo.
En 1873, Thaddeus SC Lowe desarrolló y patentó el proceso de gas de agua mediante el cual se podían generar grandes cantidades de gas hidrógeno para uso residencial y comercial en calefacción e iluminación. A diferencia del gas de carbón común, o gas de coque que se utilizaba en el servicio municipal, este gas proporcionaba un combustible de calefacción más eficiente.
A finales del siglo XIX, los motores de combustión interna solían alimentarse con gas de ciudad y a principios del siglo XX muchos motores estacionarios pasaron a utilizar gas de productor creado a partir de coque , que era sustancialmente más barato que el gas de ciudad, que se basaba en la destilación (pirólisis) de carbón más caro.
Durante la Segunda Guerra Mundial , la gasolina estaba racionada y escaseaba. Debido a la falta de gasolina derivada del petróleo, las personas mayores recordaron cómo construir gasificadores tanto para madera como para carbón, y cómo convertir los motores de combustión interna para que funcionaran con combustible gaseoso, y los generadores de gas de madera estaban en producción activa. En Gran Bretaña, Francia, Estados Unidos y Alemania, se construyeron o improvisaron grandes cantidades de estos generadores para convertir la madera y el carbón en combustible para vehículos. Los generadores comerciales estaban en producción antes y después de la guerra para su uso en circunstancias especiales o en economías en dificultades . Algunos generadores de gas de madera de la época de la Segunda Guerra Mundial eran del tipo de tiro descendente "Imbert", diseñado alrededor de 1920 por el inventor francés Georges Imbert .
Alemania produjo unidades de gasógeno para vehículos, incluidos automóviles, camiones, tractores de artillería e incluso tanques, para preservar los suministros limitados de combustible. [1] Incluso en países no combatientes, como Suecia , Brasil o España , el gasógeno era popular, ya que el petróleo se volvió difícil de obtener. En Brasil, un corredor llamado Chico Landi ganó en el circuito Interlagos de São Paulo en 1944, conduciendo un Alfa Romeo impulsado por gas de madera. [2]
La producción de gas urbano a partir de carbón fue sustituida en general por el gas de petróleo y el gas natural. Sin embargo, Gran Bretaña siguió utilizando gas urbano a partir de carbón hasta los descubrimientos de gas natural en el Mar del Norte en los años 1960 y 1970.
Cuando los precios del petróleo aumentaron, se renovó el interés por los generadores de gas de madera. La Agencia Federal para el Manejo de Emergencias de los Estados Unidos (FEMA) publicó un libro en marzo de 1989 en el que se describía cómo construir un generador de gas en caso de emergencia cuando no se disponía de petróleo. [3] En él se describía un diseño denominado "gasificador de corriente descendente estratificada" que resuelve varios inconvenientes de los tipos anteriores.
En 2005, la Unión Europea patrocinó un proyecto de gas de madera en Güssing (Austria). Se trataba de una planta de energía eléctrica con un generador de gas de madera y un motor de gas para convertir el gas de madera en 2 MW de energía eléctrica y 4,5 MW de calor. También había un dispositivo experimental para utilizar el proceso Fischer-Tropsch para convertir el gas de madera en un combustible similar al diésel . En octubre de 2005, era posible convertir 5 kg de madera en 1 litro de combustible.
También se sabe que la República Popular Democrática de Corea (Corea del Norte) tiene camiones que funcionan con generadores de gas de madera. Los camiones son comunes fuera de Pyongyang y se encuentran en aldeas rurales y ciudades más pequeñas. Estos camiones se utilizan debido a las sanciones impuestas a Corea del Norte con respecto a las importaciones de petróleo y gas. [4] [5] [6] [7]
Existe una rica literatura sobre plantas de gas, gas ciudad, generación de gas, gas de madera y gas de productor, que hoy es de dominio público debido a su antigüedad. [8]
Los generadores de gas de madera más exitosos que se utilizan en Europa y Estados Unidos son alguna variación del diseño anterior de Imbert. Los generadores de gas de madera a menudo utilizan madera; sin embargo, también se puede utilizar carbón como combustible. Es más denso y produce un gas más limpio sin los volátiles alquitranados ni el contenido excesivo de agua de la madera.
El generador de gas de madera de la FEMA es (según la definición del manual de la FEMA) un gasificador de emergencia. Está diseñado para ser ensamblado rápidamente en caso de una verdadera crisis de combustible. Este diseño simplificado tiene claras ventajas sobre las unidades europeas anteriores, como un reabastecimiento de combustible y una construcción más fáciles, pero es menos popular que el diseño anterior de Imbert debido a nuevos problemas importantes, que incluyen la falta de una zona de oxidación fija y permite que la zona de oxidación se extienda a un área más grande, lo que provoca una caída de la temperatura; una temperatura de funcionamiento más baja conduce a la producción de alquitrán y carece de una verdadera zona de reducción, lo que aumenta aún más la propensión de este diseño a producir alquitrán. El alquitrán en la corriente de gas de madera se considera un gas sucio y el alquitrán obstruirá un motor rápidamente, lo que posiblemente provoque el atascamiento de válvulas y anillos.
Un nuevo diseño, conocido como gasificador Keith, mejora la unidad FEMA, incorpora una amplia recuperación de calor y elimina el problema del alquitrán. Las pruebas realizadas en la Universidad de Auburn han demostrado que es un 37 % más eficiente que el uso de gasolina. [9] Este sistema estableció el récord mundial de velocidad para vehículos propulsados por biomasa [10] y ha realizado varias giras por el país. [11] [12]
Las Naciones Unidas elaboraron el documento FOA 72 [13] con detalles sobre el diseño y la construcción de sus generadores de gas de madera, al igual que el documento técnico 296 del Banco Mundial. [14]
Los generadores de gas de madera tienen una serie de ventajas sobre el uso de combustibles derivados del petróleo :
Las desventajas de los generadores de gas de madera son:
Cuando no se diseñan y utilizan con cuidado, existe un potencial considerable de lesiones o muerte debido al gas de madera que contiene un gran porcentaje de gas venenoso de monóxido de carbono (CO). Los gasificadores de madera de diseño probado y construcción completamente probada se consideran seguros para usar al aire libre o en un espacio parcialmente cerrado, por ejemplo, debajo de un refugio abierto al aire por dos lados; también pueden considerarse relativamente seguros para usar en un área interior extremadamente bien ventilada (por ejemplo, presión negativa ) no conectada a ninguna área interior utilizada para dormir, equipada con detectores de gas de monóxido de carbono redundantes (más de 1), completamente independientes, alimentados por batería y probados regularmente . Sin embargo, la prudencia debe dictar que cualquier tipo de diseño de gasificador de madera experimental o nueva construcción se pruebe a fondo al aire libre, y solo al aire libre, con un "compañero" en todo momento y con vigilancia constante para cualquier signo de dolor de cabeza, somnolencia o náuseas, ya que estos son los primeros síntomas de intoxicación por monóxido de carbono.
Además, se deben evitar las mezclas de cantidades excesivas de aire y gas, ya que esto podría provocar la deflagración (explosión) del gas en cuestión si existe una fuente de combustión. No se debe intentar el almacenamiento a largo plazo de gas de madera, excepto mediante el uso de un aparato de desplazamiento de agua tipo gasómetro , debido a los elementos volátiles presentes en el gas, que, si se permite que precipiten excesivamente, se condensarán en el recipiente de almacenamiento. Bajo ninguna circunstancia se debe comprimir el gas de madera a más de 1 bar (15 psi) por encima de la temperatura ambiente, ya que esto puede inducir la condensación de volátiles, así como provocar la probabilidad de lesiones graves o la muerte debido al monóxido de carbono o la deflagración si el recipiente tiene fugas o falla. [ cita requerida ]
En 2008, en el octavo episodio del programa Planet Mechanics del National Geographic Channel, "Tree Powered Car", se mostró un ejemplo de diseño y construcción de un camión propulsado por un generador de gas de madera . [15] [16]
En 2009, otro ejemplo de diseño y construcción de un motor generador de gas de madera funcional se presentó en la serie de televisión The Colony, en el segundo episodio de la primera temporada, "Power Struggle". También se utilizó en el décimo episodio, "Exodus", para impulsar un vehículo de escape.
En un artículo de Mother Earth News de 2010 se habló y se mostraron imágenes de un motor a gas de madera instalado en una camioneta. [17] Como parte de la serie científica de la BBC "Bang Goes The Theory", un Volkswagen Scirocco fue adaptado a un diseño de Martin Bacon para funcionar con posos de café usados y, después de su fabricación en 2010, se condujo con éxito únicamente con café desde Londres hasta Manchester. Parte del equipo está trabajando ahora en un diseño más avanzado que se inclina hacia la velocidad máxima en lugar de la autonomía.
El 14 de septiembre de 2011, en Bonneville Salt Flats , un camión modificado con un motor propulsado por gas de madera estableció un nuevo récord mundial de velocidad para vehículos propulsados por gas de madera con una velocidad de 73 mph. [18]
En el popular programa de radio estadounidense Car Talk , un locutor del episodio 1201 (que se emitió el 7 de enero de 2012 y que posteriormente se llamó "20 millas por astilla de madera") describió un vehículo generador de gas de madera en el que viajaba cuando era niño durante la Segunda Guerra Mundial en Alemania. Los presentadores no estaban familiarizados con la tecnología, probablemente porque nunca se adoptó ampliamente en los EE. UU.
El 12 de marzo de 2012, en un episodio de la temporada 2 de Doomsday Preppers , se muestra un generador de gas de madera haciendo funcionar una camioneta Ford y un generador eléctrico doméstico creado por el prepper Scott Hunt en su propiedad boscosa de varios acres en Carolina del Sur.
La comedia televisiva serbia "Truckdrivers 2" ("Kamiondzije II") de 1983 habla, como parte de la trama, de un generador de gas fijado al chasis de un camión.
En abril de 2012 apareció un artículo en Mother Earth News que presentaba el gasificador Keith, mostraba imágenes y hablaba con su inventor Wayne Keith. [19]
En el documental de la BBC Wartime Farm , episodio 5 (emitido en octubre de 2012), construyeron una ambulancia impulsada por gas de carbón según las especificaciones de un vehículo a gas de 1943. [20]
En la temporada 3 de Mountain Men en History Channel, se muestra a Eustice Conway conduciendo una camioneta Toyota gasificada con madera para transportar mercancías.
El primer ministro finlandés Juha Sipilä también ha recibido cierta atención de los medios por el automóvil propulsado por gas de madera que construyó como pasatiempo antes de su carrera política. [21] El "El Kamina", Chevrolet El Camino del año modelo 1987 , es el automóvil propulsado por gas de madera más rápido, 140 km/h, 87 mph. [22]
Hay pocas empresas que producen sistemas de gasificación de madera comercialmente. A continuación, se incluye una lista. Dado que los sistemas de gas de madera tienden a ser bastante grandes, la mayoría se centra en aplicaciones estacionarias (producción de electricidad). Sin embargo, algunos pueden ser adecuados para su instalación en vehículos. [23] [24]
