• Energy Research

Resumen El objetivo de este estudio fue realizar el analisis exergetico de la gasificacion de biomasa residual con la finalidad de obtener energia util. Se desarrollo un modelo para la gasificacion de biomasa basado en el equilibrio quimico de las reacciones. Este modelo permite predecir la evolucion de la composicion del gas de sintesis en funcion de la temperatura, las presiones y la composicion elemental de los residuos del proceso de extraccion de aceite de palma y orujo de lavado de uva (hidrogeno, oxigeno, carbono y nitrogeno), como tambien hacer un analisis exergetico. Se encontro que independiente del agente gasificante, la concentracion de monoxido de carbono e hidrogeno tienden a incrementar significativamente a altas presiones y elevadas temperaturas. Ademas, se muestra que la eficiencia exergetica incrementa con la temperatura y disminuye con el aumento de la relacion aire/combustible. Palabras clave: biomasa, gasificacion, equilibrio quimico, exergia

A new approach is proposed to obtain the kinetic parameters of biomass pyrolysis mixed with calcium catalyst. This approach involves the optimization of least squares (LS) with the Coats-Redfern integral method to avoid mathematical biases that may appear when applying the linear regression approach. The method was applied to the TGA data of pyrolysis of corn cob and corn cob mixed with 20 or 40 % by weight of CaO or CaCO3 under N2 atmosphere at temperatures between 25 and 700 °C. For raw cob, r2 reaches 0.997. For corn cob mixed with 20 % by weight of CaO or CaCO3, r2 reached 0.996-0.998, and for 40 % by weight, r2 reached 0.836-0.957. Applying this method, the activation energy (EA) value of the raw cob pyrolysis is 58.35 kJ mol-1, while the addition of CaO or CaCO3 increases the EA to 69.33 and 66.07 kJ mol-1, respectively. The method is simple to use and allows reliable values of kinetic parameters.

An experimental characterization of crop residue biomass blends to evaluate their energy potential was conducted using an experimental approach in a commercial scale downdraft gasifier. Corncobs, rice husks, sesame stalks and cotton gin refuse were used to study the effect of mixture proportions on equivalence ratio, gasification temperature, syngas lower heating value (LHV), and cold gas efficiency (CGE). Using an experimental mixture design, thirty-two sample blends were evaluated in an Ankur WBG-30 downdraft gasifier with 30 kg/h feed supply coupled with a syngas purification system, temperature sensors and a gas chromatograph. Syngas composition CO, H2, CH4, N2 and CO2 are presented for each blend. It was found that temperature, syngas composition, syngas lower heating value and cold gas efficiency were negatively affected as the proportion of rice husks in the mixture was increased. It was possible to reach CGE values up to 57.91% and LHV up to 4460 kJ/kg under certain blending conditions. A higher percentages of rice husks caused a considerable increase in the variability of the equivalence ratio resulting in suboptimal gasification conditions.

Abstract Corncob is one of the most abundant agro-industrial wastes globally. It represents a bioenergy feedstock of 1500–5500 million tons per year. The shape and size of the corncob are suitable for gasification without pretreatment (size reduction, densification, or drying) in a downdraft gasifier. However, its volatile content (about 80% DAF) can generate high tar content, representing a challenge to adopt this technology. In the present work, an evaluation of the effect of air-steam mixture and calcium carbonate CaCO3 as a promoter of both reforming and gasification reaction was carried out using corn cob without grains as raw material in a 40 kW gasifier. An analysis of variance of four experimental treatments was used to determine the main statistical and interactive effects on the syngas composition, hydrogen yield (yH2), syngas lower heating value (LHVgas), and cold gas efficiency (CGE). Results reveal the highest gasification performance achieved hydrogen production yields of 310 Nml/g, an LHVgas value of 4.8 MJ/Nm3, and cold gas efficiency of 59.18% with steam and CaCO3. Statistical analysis indicated that CaCO3 and steam influence H2 production by increasing 15.8% and 10.8%, respectively, with a CaCO3/biomass ratio of 1% (w/w) and a Steam/biomass ratio of 11% (w/w). Main statistical effects were found for CGE increase of 5% with the addition of steam, 10% with CaCO3, and synergy of 10% using CaCO3 and steam simultaneously.

Le département de Córdoba compte 45 000 tonnes de déchets de maïs par an, qui ne représentent aucun type de valeur ajoutée pour le producteur et sont brûlés à ciel ouvert, générant un problème de pollution supplémentaire. Cependant, cette biomasse résiduelle peut être utilisée comme combustible par des processusde densification. L'objectif de cette recherche était d'établir le mélange optimal de thuase de maïs, de charbon minéral avec un pourcentage élevé de soufre produit dans la mine Aracamaya de Puerto Libertador (Córdoba-Colombie) et de liant de manioc en réalisant une conception expérimentale de mélanges réticulaires simplex, afin d'obtenir des briquettes avec une bonne résistance à la compression et une durabilité selon les normes CEN/TS :15210 partie deux et NTC-2060, respectivement. En plus d'augmenter le pouvoir calorifique de la biomasse en ajoutant du charbon minéral sans augmenter significativement le pourcentage de soufre. On a obtenu des briquettes avec une résistance à la compression de 223,7 kgf, une durabilité de 97,3 %, un pouvoir calorifique de 17,5 MJ/kg et un pourcentage de soufre de 0,4 %. El departamento de Córdoba, cuenta con 45.000 toneladas de residuo de maíz (tusa de maíz) al año, que no representan ningún tipo de valor agregado al productor y son quemados a cielo abierto, generando un problema más de contaminación. Sin embargo, esta biomasa residual, puede ser utilizada como combustible mediante procesos de densificación. El objetivo de esta investigación fue establecer la mezcla óptima de tusa de maíz, carbón mineral con alto porcentaje de azufre producido en la Mina la Guacamaya de Puerto Libertador (Córdoba-Colombia) y aglomerante de yuca realizando un diseño experimental de mezclas simplex reticular, con el fin de obtener briquetas con buena resistencia a la compresión y durabilidad según las normas CEN/TS:15210 parte dos y NTC-2060, respectivamente. Además de incrementar el poder calorífico de la biomasa adicionando carbón mineral sin que se aumente significativamente el porcentaje de azufre. Se obtuvieron briquetas con resistencia a la compresión de 223,7 kgf, durabilidad de 97,3%, poder calorífico de 17,5 MJ/kg y un porcentaje de azufre de 0,4%. The department of Córdoba has 45,000 tons of corn waste (corn husk) per year, which does not represent any type of added value to the producer and is burned in the open, generating a further pollution problem. However, this residual biomass can be used as fuel through densification processes. The objective of this research was to establish the optimal mixture of corn tusa, mineral coal with a high percentage of sulfur produced in the Macaw Mine in Puerto Libertador (Córdoba-Colombia) and cassava binder by carrying out an experimental design of simplex reticular mixtures, in order to obtain briquettes with good compressive strength and durability according to CEN/TS standards:15210 part two and NTC-2060, respectively. In addition to increasing the calorificvalueof the biomass by adding mineral carbon without significantly increasing the percentage of sulfur. Briquettes with compressive strength of 223.7 kgf, durability of 97.3%, calorific value of 17.5 MJ/kg and a sulfur percentage of 0.4% were obtained. يحتوي قسم قرطبة على 45000 طن من نفايات الذرة (قشر الذرة) سنويًا، والتي لا تمثل أي نوع من القيمة المضافة للمنتج ويتم حرقها في العراء، مما يولد مشكلة تلوث أخرى. ومع ذلك، يمكن استخدام هذه الكتلة الحيوية المتبقية كوقود من خلال عمليات التكثيف. كان الهدف من هذا البحث هو تحديد الخليط الأمثل من توسا الذرة والفحم المعدني مع نسبة عالية من الكبريت المنتج في منجم الببغاء في بويرتو ليبرتادور (قرطبة- كولومبيا) ورابط الكسافا من خلال تنفيذ تصميم تجريبي للمخاليط الشبكية البسيطة، من أجل الحصول على قوالب ذات قوة انضغاط جيدة ومتانة وفقًا لمعايير CEN/TS:15210 الجزء الثاني و NTC -2060، على التوالي. بالإضافة إلى زيادة القيمة الحرارية للكتلة الحيوية عن طريق إضافة الكربون المعدني دون زيادة كبيرة في نسبة الكبريت. تم الحصول على قوالب ذات مقاومة انضغاط تبلغ 223.7 كجم قوة، ومتانة تبلغ 97.3 ٪، وقيمة حرارية تبلغ 17.5 مللي جول/كجم ونسبة كبريت تبلغ 0.4 ٪.