El Puntal de Río Cuarto (29/03/2023)
Desarrollan un reactor de biomasa de alto rendimiento para generar electricidad

No hay fabricantes en el país y quieren sustituir importaciones. Utilizan astillas de madera de los pallets como combustible
Investigadores de la Universidad Nacional de Río Cuarto desarrollan un prototipo de gasificador de alto rendimiento para la generación de energía eléctrica en una planta industrial de Colonia Caroya, con el propósito de contribuir a la generación distribuida en la región.
Es una iniciativa que brinda una alternativa sustentable para que las industrias aprovechen sus desperdicios y se autoabastezcan energéticamente. Apunta a la independencia tecnológica del país. Ni en Argentina ni en Latinoamérica se producen estos dispositivos con capacidad para convertir la biomasa en un gas combustible, comúnmente, llamado gas de síntesis -syngas, en inglés-.
Esta investigación del Instituto para el Desarrollo Agroindustrial y de la Salud –IDAS- impactará en el desarrollo de nuevos empleos locales, una vez que comience la etapa industrial del gasificador de alto rendimiento. Y significará una mejora de la economía regional a partir de la transferencia de tecnología. El desarrollo es llevado a cabo en el marco de un consorcio asociativo público privado integrado por la Universidad Nacional de Río Cuarto y Canale SRL.
Se trabaja para darle agregado de valor a residuos de origen industrial. La empresa produce pallets que van a parar a la industria autopartista y las exportaciones, por lo que tiene mucho scrap de madera –astillas- que se pueden usar como combustible en un reactor –gasificador-, el cual produce gas de síntesis que alimenta a motogeneradores productores de energía eléctrica. En esta etapa, los universitarios están diseñando el reactor, el que luego pretenden se produzca en serie en el país.
A escala piloto hay una planta de generación de unos 500 KVA eléctricos en Colonia Caroya. Y en la Universidad se están desarrollando pequeñas plantas de gasificación de laboratorio para continuar con la optimización y el estudio de este tema. Son plantas de 25 kilovatios de potencia.
Ya han diseñado algunos reactores y han podido comprobar que cuentan con la capacidad necesaria para poder mejorarlos y aumentar su rendimiento. Ahora el gas frío es del 70 por ciento y pretenden llevarlo a 85-90 por ciento.
Para realizar las tareas de investigación y desarrollo tecnológico se adecuaron los laboratorios en la UNRC. Los reactores son la primera etapa del trabajo en las plantas de generación de energía eléctrica por gasificación; las otras dos etapas en las plantas de generación son el filtrado del syngas y la producción de energía con un motogenerador.
Se persigue la optimización del proceso de gasificación a nivel nacional e internacional y el fortalecimiento de las capacidades individuales, y a la vez contribuir al autoabastecimiento energético total por parte de empresas productoras de biomasa.
El gas producido en el gasificador sale a elevadas temperaturas y debe enfriarse para poder ser ingresado al motor. Este salto térmico actualmente es desaprovechado, por lo que se quiere diseñar un gasificador que acondicione la biomasa en la etapa de entrada al gasificador, denominada secado, y también para elevar la temperatura del agente gasificante, que normalmente es aire. El proceso aumenta la conversión de la biomasa en gas de síntesis. Para aplicar el aumento de conversión a un prototipo de gasificador es necesario analizar, modelar físicamente y experimentar en el laboratorio a los fines de obtener los parámetros principales de las reacciones en la gasificación, el perfil de temperaturas y las variables de control del proceso.
Con los resultados obtenidos en estas pruebas piloto se realizarán las modificaciones estructurales, fluidodinámicas y de control a un gasificador de 500 KVA, para obtener el aumento de rendimiento en la conversión de la biomasa en syngas.
Los desechos industriales como la biomasa -astillas de madera, cascara de maní, marlo de choclo- causan problemas tanto en su almacenamiento como en su eliminación. Este proyecto propone una opción sustentable para que las industrias aprovechen sus desperdicios y se autoabastezcan energéticamente.
La generación distribuida es el uso de fuentes renovables como el sol, el viento, el agua en cauces de río, la biomasa y otros para producir energía eléctrica destinada al autoconsumo y la inyección del excedente a la red de distribución.
El grupo de trabajo está integrado por Leonardo Molisani, doctor en Ingeniería Mecánica –formado en el Instituto Politécnico y la Universidad Estatal de Virginia -EEUU-; María del Carmen Prámparo - ingeniera química, magíster y doctora en Ingeniería- y María Fernanda Gayol -ingeniera química y doctora en Ciencias de la Ingeniería-. Además, Norberto Canale participa como director por la parte privada -Canale SRL-. Se suman al GAV - Grupo de Acústica y Vibraciones- los doctores Juan Fontana; Brien y Leisa Magallanes, Sol Gutiérrez y José Saavedra, personal de apoyo de Conicet.
Para este emprendimiento, la Agencia Nacional de Promoción de la Investigación, el Desarrollo Tecnológico y la Innovación aporta 35 millones de pesos, la empresa privada 8,35 millones y la UNRC 17 millones, a través de los sueldos de los investigadores involucrados, como contraparte. Y los equipamientos adquiridos son propiedad del consorcio.
Sobre la puesta a punto de la tecnología de fabricación para luego ofrecerla en el mercado el ingeniero Leonardo Molisani, que es el director de este trabajo por la UNRC, puntualizó que se trata de “la instalación y puesta en funcionamiento de un prototipo de gasificador de alto rendimiento para la generación de energía eléctrica en la planta industrial de Canale SRL que contribuya al desarrollo de investigación, desarrollo e innovación y a la generación distribuida en la región”.
Sobre el desarrollo de gasificadores de biomasa, a nivel de prototipo, subrayó que se procura proponer la tecnología de fabricación para luego ofrecerla en el mercado, y reemplazar la importación por producción nacional.
En cuanto a las actividades realizadas en estos primeros nueve meses transcurridos desde la puesta en marcha del proyecto, el docente investigador de la Facultad de Ingeniería dijo: “Se desarrolla un modelo cinético con el fin de modelar de forma precisa cada una de las etapas que componen el proceso de gasificación. Es decir, que se aplicarán distintos conjuntos de reacciones, dependiendo de la zona del reactor en la que se encuentre”.
“Se creó, en el software de simulación Aspen Plus, un modelo termofísico del proceso de gasificación, su tren de purificación y el motogenerador para la obtención de energía eléctrica. Se realizó una simulación por pasos, en la cual cada etapa de la gasificación es representada en un reactor distinto, de modo de poder aplicar las condiciones particulares de dicha etapa. Se tiene así un bloque para la etapa de secado, luego dos que componen la pirolisis -degradación térmica de una sustancia en ausencia de oxígeno-, uno para cada una de las dos combustiones que ocurren y, por último, uno que representa la etapa de reducción”, indicó el ingeniero Molisani. Y agregó: “Como salida de este último bloque se tiene el gas de síntesis crudo, que luego se someterá al tren de purificación compuesto por el ciclón y el intercambiador de calor -también simulados exhaustivamente-, donde alcanzarán las especificaciones requeridas para ingresar al motor de combustión interna”.
Siguiendo con el detalle del proceso, el investigador indicó: “Se definen condiciones óptimas de biomasa y agente gasificante”.
Molisani mencionó que se adquirieron los sensores, actuadores y componentes eléctricos y electrónicos necesarios para realizar el monitoreo y control de las variables críticas del proceso, a la vez que se comenzó con el desarrollo de una interfaz de usuario para la visualización en tiempo real de los valores de las variables medidas y para la interacción del usuario con el proceso a partir del manejo de ciertos comandos -por ejemplo, control de encendido de una bomba de agua o de un motor eléctrico-. En particular, se compraron termocuplas – sensores- con diferentes rangos de operación para medir temperaturas.
También se adquirieron caudalímetros –instrumentos que evalúan caudal- para la medición de flujos. “Las señales generadas por estos sensores son procesadas por un microcontrolador alojado en una placa Arduino, el cual se comunica con una PC mediante un puerto USB”, detalló Molisani. Y acotó: “Se realizó la programación de este microcontrolador para que reciba y procese los datos de los sensores y los envíe a la PC”. “En una segunda instancia se reemplazará este tipo de microcontroladores por PLC industriales - controladores lógico programables-”.
Finalmente, el investigador señaló: “Se inició el proceso de compra de un equipo de gasificación de biomasa de 10KW para comenzar con las pruebas experimentales en la UNRC, donde se validará lo obtenido en la simulación”.
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