Juan Carlos Goñi Delión - Manual de combustibles alternativos y tecnología automotriz

• Distribución

La refinación del biogás producirá el biometano; para su distribución empleará una infraestructura muy similar al sistema de tuberías y estaciones, tal como se aplica a la distribución de gas natural. Las etapas de refinación comprenden absorción, adsorción, separación por membrana o separación criogénica, para aumentar la concentración de metano y reducir la del dióxido de carbono y de otros contaminantes.

b) Beneficios:

– Produce menos emisiones en comparación con el uso de la gasolina.

– Evita el metano en la atmósfera, que tiene un efecto de gas invernadero veintiún veces mayor que el efecto del dióxido de carbono.

– Incrementa la seguridad energética y es viable económicamente al reducir el costo del cumplimiento de la normatividad vigente respecto al gas de relleno sanitario.

La producción de biogás mediante la digestión anaeróbica, reduce la masa y olores ofensivos de los rellenos sanitarios, requiriendo menor área de operación comparable al proceso de compostaje aeróbico. Al quemarse el biometano se produce dióxido de carbono, que puede ser capturado y licuado para su empleo como nutriente en cultivos de vegetales y de microalgas.

a) Definición:

Los combustibles sintéticos para transporte (CST) se producen mediante procesos de conversión, incluyendo los métodos Fischer-Tropsch (FT), a partir de materia prima carbonosa tal como biomasa, carbón mineral, gas natural. Los CST pueden obtenerse como gasolina, diésel, etanol y metanol.

Los combustibles líquidos a partir de carbón mineral y gas natural (CLCGN) se obtienen principalmente por el proceso Fischer-Tropsch (FT), con la desventaja de originar la emisión de gas invernadero, pero que puede manejarse con la captura y secuestro del dióxido de carbono.

También el carbón mineral puede convertirse directamente en combustible líquido por el proceso de hidrogenación, siguiendo el método Bergius (B), consistente en hidrogenar carbón mineral bajo alta temperatura y alta presión, produciendo hidrocarburos líquidos que pueden refinarse hasta obtener combustibles sintéticos.

Proceso Fischer-Tropsch (FT): el proceso FT produce combustibles líquidos convirtiendo el gas de síntesis (mezcla de H 2y CO), proveniente del reformado, con vapor de agua del carbón mineral o gas natural, obteniendo diésel que puede sustituir al diésel petrolero convencional, para accionar motores Diésel sin modificarlos.

El proceso FT comprende tres etapas:

1. Producción del gas de síntesis (gasificación de carbón o reformado de gas natural).

2. Reacción de síntesis FT (la clave para este método es el catalizador, además de la alta temperatura y presión). Existe la posibilidad de reformar el biometano para obtener el gas de síntesis renovable.

3. Gasificación de biomasa. Primero se realiza el calentamiento y oxidación parcial de biomasa para obtener el gas de síntesis, y de ahí se sigue la ruta FT. Luego, se realiza la pirólisis de biomasa, que es el tratamiento térmico sin presencia de oxígeno para producir hidrocarburos líquidos, y de ahí se pasa a la refinación.

Los procesos de gasificación y pirólisis usan energía térmica y reacciones químicas para producir combustibles, productos químicos y generación de potencia.

En general, se debe considerar el balance energético entre el consumo de energía para producir un combustible y el rendimiento térmico del combustible producido, para que sea viable tecnológicamente.

b) Beneficios:

– Compatibilidad de uso de los CST en la infraestructura para su distribución y en motores tipo Otto y Diésel, sin modificaciones.

– Incremento de la seguridad energética, control de reducción de emisiones, menor generación de gases invernadero (el CO 2capturado en el crecimiento de la materia prima es mayor que el producido durante el quemado del combustible).

– Similar o mejor rendimiento respecto a los combustibles convencionales.

La energía es la capacidad de producir trabajo. La energía se puede presentar como energía mecánica, energía potencial, energía cinética, energía eléctrica, o incluso energía calorífica.

La potencia es la energía generada, producida o perdida en un determinado tiempo. Algunas formas de expresar la energía son:

La energía mecánica es aquella producto de la suma de las energías potencial y cinética de un sistema.

La energía mecánica se presenta al levantar un peso a una determinada altura, o empujar un objeto en rozamiento a una distancia determinada y a una velocidad constante.

La expresión de energía mecánica será:

La energía eléctrica es aquella que resulta de la diferencia de potencial o voltaje entre dos puntos o polos, de tal manera que la carga eléctrica se transporta o fluye a través de un conductor, corriente que determina un trabajo que puede ser aprovechado o transformado en otro tipo de energía.

La energía térmica es la energía interna o movimiento de las partículas de un cuerpo a una temperatura determinada. La transferencia de la energía interna se da por medio del flujo de calor. Asimismo, los cuerpos pueden recibir energía interna por radiación, convección o conducción directa. Si la transferencia de energía es a temperatura constante, entonces se tendrá un cambio de estado de la materia o calor latente.

Algunas formas de expresar la energía térmica son:

Energía sensible:

Energía latente:

La potencia es la división del trabajo entre el tiempo como definición general, y se puede determinar como la fuerza por la velocidad o el torque por la velocidad angular para el caso de motores de combustión interna, o el voltaje por la corriente para el caso de los motores eléctricos, entre otros.

Los motores de combustión interna son los equipos térmicos que generan el movimiento dinámico de la tecnología automotriz. El término “automotriz” puede referirse a autos, camiones, buses, lanchas o yates con motores fuera de borda, y motores de avión. Cabe resaltar que el uso de motores de combustión interna también se aplica a grupos electrógenos o grupos estacionarios de generación de corriente eléctrica.