PENA, Lina García et al. Gasificación catalítica y autotérmica de residuos biomásicos a escala banco: construcción y optimización III SICAMER: ENRE-O-04. []. , 35, 2, pp.83-99.   25--2023. ISSN 0120-100X.  https://doi.org/10.18273/revion.v35n2-2022007.

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En este trabajo se construyó y optimizó un sistema de gasificación a escala banco de residuos biomásicos (aserrín de pino). El sistema consta de una unidad de alimentación (tolva y tornillo), un reactor autotérmico de lecho fluidizado y acondicionamiento de gases (ciclón y enfriamiento). En el reactor se evaluaron 2 catalizadores de bajo costo: un mineral natural (dolomita) y un residuo de pirólisis comparados con un sólido inerte (arena). Los catalizadores y la biomasa fueron caracterizados por diferentes técnicas: ICP, BET, TGA, análisis elemental (CHONS), entre otras. En la optimización del proceso se estudiaron diferentes parámetros: tamaño de partícula de biomasa, flujo másico de alimentación, agentes gasificantes y perfiles de temperatura. Los resultados mostraron un óptimo funcionamiento con un tamaño de biomasa en el rango de 0,50 - 0,85 mm, un flujo másico de alimentación de 0,840 kg/h y una relación de equivalencia entre mezcla de agentes gasificantes (aire y/o vapor de agua) y alimentación de 0,35 - 0,45 con temperaturas de equilibrio de 650 y 750 °C, respectivamente. Los catalizadores evaluados tuvieron una reducción de alquitrán entre 10 - 45 % comparado con el inerte y valores superiores en la relación H2:CO y LHV. Los resultados mostraron que el sistema de gasificación autotérmico a escala banco construido, permite la transformación de la biomasa utilizando catalizadores de bajo/nulo costo, lo que lo hace atractivo desde el punto de vista ambiental y económico.

In this work, a bench scale gasification system for biomass waste (pine sawdust) was built. It is composed of hopper and screw feeding system, fluidized bed autothermal reactor and gas conditioning system (cyclone and gas cooling). Low-cost catalysts were evaluated in the reactor: a natural mineral (dolomite) and a solid pyrolysis residue, compared to an inert (sand). Catalysts and biomass waste were characterized by different techniques: ICP, BET, TGA, elemental analysis (CHONS), among others. The optimization process studied different condition: biomass particle size, feed rate, gasifying agents and temperature profiles. Optimal performance was achieved with particle size range between 0.50 - 0.85 mm, feed rate of 0,840 kg/h and equivalent ratio gasifying gas (air and/or steam) to biomass of 0.35 - 0.45 with equilibrium temperatures of 650 and 750 °C, respectively. As expected, higher tar reduction and better values of H2:CO and LHV were obtained with the use of catalysts, reaching tar reduction between 10 - 45 %. Experimental results show that our bench scale autothermic gasification system adds value to biomass waste with low-cost catalysts, making it environmentally and economically attractive.

Neste trabalho foi construído e otimizado o dimensionamento de um sistema de gaseificação de resíduos biomássicos (serragem de pinus). O sistema consta de uma unidade de alimentação (canoura e parafuso), um reator autotérmico de leito fluidizado e unidade de acondicionamento de gases (ciclone e esfriamento). No reator foram avaliados 2 catalisadores de baixo custo: um mineral natural (dolomita) e um resíduo de pirólise comparados com um sólido inerte (areia). Os catalisadores e a biomassa caracterizassem por diferentes tecnicas: ICP, BET, TGA, análise elementar (CHONS), entre outras. Na otimização do processo foram estudados diferentes parâmetros: tamanho de partícula de biomassa, fluxo mássico de alimentação, agentes gasificantes e perfis de temperatura. Os resultados mostraram um ótimo funcionamento com um tamanho de biomassa na faixa de 0,50 - 0,85 mm, um fluxo mássico de alimentação de 0,840 kg/h, e uma relação de equivalência entre mistura de agentes gasificantes (ar /ou vapor de água) e alimentação de 0,35 - 0,45 com temperaturas de equilíbrio de 650 y 750 °C, respectivamente. Os catalisadores avaliados tiveram uma redução de alcatrão 10 - 45 % comparado com o inerte e valores superiores na relação H2:CO e LHV. Os resultados mostraram que o sistema de gaseificação autotérmico permite a transformação da biomassa utilizando catalisadores de custo baixo ou nulo, que o torna atrativo desde o ponto de vista ambiental e econômico.

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