Gasificación de biomasa
El gas producido contiene CO, H2, CH4, CO2, N2, vapor de agua entre otros componentes que se encuentran en menor cantidad.
Estos compuestos se encuentran en el gas en proporciones distintas, principalmente según: la presentación y la composición de la biomasa, la tecnología utilizada para gasificar, el agente gasificante y la relación agente gasificante/biomasa.
A principios del siglo XX se utilizaron en barcos, automóviles, camiones y tractores.
Durante la II guerra mundial, debido a las escasez de petróleo, la gasificación fue ampliamente utilizada.
Esta configuración da lugar a un gas bajo en alquitranes, pero también de menor contenido energético.
Los gasificadores downdraft, si son operados a la temperatura adecuada, producen un gas apropiado para motores de combustión interna.
A pesar de que los sólidos del lecho se mezclan adecuadamente, el gas de fluidización se mantiene en modo flujo pistón, entrando por la parte inferior y saliendo por la parte superior.
Al entrar en la parte inferior del lecho, el oxígeno entra en contacto con el residuo carbonoso que a su vez está en contacto con el material del lecho (generalmente arena) llevándose a cabo en primer lugar reacciones de oxidación exotérmicas (R4, R5 y en menor medida R8 - ver figura).
Esta característica es especialmente atractiva para los combustibles como los residuos agrícolas y la madera, que pueden estar disponibles para la gasificación en diferentes épocas del año.
No obstante un exceso de humedad disminuye el rendimiento del proceso global.
La formación de metano se lleva a cabo mediante las reacciones R3, R10, R11 y R14.
Aunque estas etapas son frecuentemente modeladas en serie, no hay un límite claro entre ellas, y a menudo se superponen.
En un proceso típico, la biomasa se calienta (seca) y luego se somete a degradación térmica o pirólisis, los productos de la pirólisis (gases, sólidos y líquidos) reaccionan entre sí, así como con el agente gasificante para formar el gas final.
Entre los gases producidos, los más importantes son: vapor de agua, CO2, H2, CO e hidrocarburos (como el benceno).
La pirólisis que precede a la gasificación consiste en la descomposición térmica de las moléculas de hidrocarburos más pesados presentes en la biomasa para dar origen a moléculas de gas más pequeñas (condensables y no condensables) sin reacciones químicas importantes con aire, gas o cualquier otro agente gasificante.
En esta zona, una parte del residuo carbonoso (char) se mezcla con el agente gasificante.
Debido a que la cantidad de aire introducida es inferior a la estequiometricamente requerida para una combustión completa, (por lo tanto el oxígeno es el reactivo límite) se produce una combustión incompleta (R4, C + O → CO, ver figura) que genera CO, parte de éste se mezcla con el O2 para producir otra reacción de combustión (R6, CO + ½ O2 ↔ CO2).
Esta etapa produce el calor necesario para llevar a cabo las reacciones que lo requieren, como el secado y la pirolisis, además de suministrar calor a las reacciones de reducción que son endotérmicas, para mantener la temperatura.
La reducción es la más compleja de todas las etapas, envuelve reacciones químicas entre HC, H2O, CO2, O2 y H2, así como entre los gases desprendidos.
