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4.3: Gasificación

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    4.3 Gasificación

    Ahora, entraremos en gasificación y la compararemos con la combustión. La gasificación es un proceso que produce gas de síntesis, una mezcla gaseosa de CO, CO 2, H 2 y CH 4, a partir de materiales carbonosos a altas temperaturas (750 — 1100°C). La gasificación es un proceso de oxidación parcial; la reacción se lleva a cabo con una cantidad limitada de oxígeno. El proceso general es endotérmico (requiere calor para mantener la reacción), por lo que requiere ya sea la quema simultánea de parte del combustible o la entrega de una fuente externa de calor para impulsar el proceso.

    Históricamente, la gasificación se utilizó a principios del siglo XIX para producir iluminación, en Londres, Inglaterra (1807) y Baltimore, Maryland (1816). Fue fabricado a partir de la gasificación de carbón. La gasificación del carbón, combinada con la síntesis de Fischer-Tropsch, fue un método que se utilizó durante la Segunda Guerra Mundial para producir combustible líquido para Alemania debido a que no tenían acceso al petróleo como combustible. También se ha utilizado para convertir carbón y petróleo pesado en hidrógeno para la producción de amoníaco y fertilizante a base de urea. Como proceso, sigue siendo utilizado en Sudáfrica como fuente de combustibles líquidos (gasificación seguida de síntesis Fischer-Tropsch).

    La gasificación generalmente se realiza a temperaturas de 750-1100°C, romperá la biomasa (o cualquier material de carbono), y generalmente, se agrega un agente oxidante en cantidades insuficientes. Los productos son típicamente gas bajo estas condiciones, y la pizarra del producto variará dependiendo del agente oxidante. Los productos son típicamente hidrógeno, monóxido de carbono, dióxido de carbono y metano. También puede haber algunos productos líquidos dependiendo de las condiciones utilizadas. La gasificación y la combustión tienen algunas similitudes; la Figura 4.5 muestra la variación en los productos entre la gasificación y la combustión. El Cuadro 4.2 muestra una comparación de las condiciones.

    La combustión produce CO2, H2O, NOx, SOx y cenizas versus gasificación que produce CO, H2, N2, H2S y agregados inertes
    Figura 4.5: Diagrama que muestra los diferentes productos de Combustión y Gasificación a partir de carbono, hidrógeno, nitrógeno y azufre.

    Crédito: Dra. Caroline B. Clifford

    Cuadro 4.2: Comparación de Combustión versus Gasificación

    Especificación Combustión Gasificación
    Uso de Oxígeno Utiliza el exceso Utiliza cantidades limitadas
    Tipo de Proceso Exotérmico Endotérmico
    Producto Calor Síntesis de Combustible

    Zonas de Gasificación

    Existen varias zonas por las que pasa el material de carbono a medida que avanza a través del gasificador: 1) secado, 2) pirólisis, 3) combustión y 4) reducción. El esquema de la Figura 4.6 muestra las zonas y los productos que suelen ocurrir durante esa parte del proceso. Primero, discutiremos lo que sucede en cada zona. También estaremos viendo diferentes diseños de gasificadores para mostrar estos cambios de zonas dependiendo del diseño, y cada diseño tiene ventajas y desventajas.

    El proceso de secado es esencial para eliminar el agua superficial, y el “producto” es el agua. El agua se puede eliminar por filtración o evaporación, o una combinación de ambas. Por lo general, el calor residual se utiliza para hacer la evaporación.

    esquema general de diferentes regiones en gasificador, ver descripción del texto a continuación
    Figura 4.6: Esquema general de diferentes regiones en un gasificador.

    Haga clic aquí para ver una alternativa de texto de la figura 4.6

    Diagrama que muestra diferentes regiones y productos en un gasificador. El calor se aplica a todo el sistema, los agentes oxidantes como el aire, O2, H2O y CO2 entran desde la parte inferior y la biomasa entra desde la parte superior.

    La biomasa primero pasa por secado que elimina el agua. Luego pasa por pirólisis que produce carbón, alquitrán y metano. De la pirólisis la biomasa puede ir a la reducción o combustión que produce dióxido de carbono y agua. Si la biomasa pasa por combustión también va entonces a la reducción que produce gas hidrógeno y monóxido de carbono.

    Crédito: Dra. Caroline B. Clifford

    La pirólisis es típicamente la siguiente zona. Si lo miras como una reacción:

    Reacción 1: Biomasa seca → Volátiles+ Chars (C) + Ceniza

    Reacción 2: Volátiles → (x) Alquitrán + (1−x) Gas

    donde x es la fracción másica de alquitranes en los volátiles. Los gases volátiles se liberan de la biomasa seca a temperaturas que oscilan hasta aproximadamente 700oC. Estos gases son vapores no condensables como CH 4, CO, CO 2 y H 2 y vapor condensable de alquitrán a temperatura ambiente. Los residuos sólidos son carbón y cenizas. Un método típico para probar qué tan bien se pirolizará un material de biomasa es el análisis termogravimétrico; es similar al análisis próximo. Sin embargo, la velocidad de calentamiento y el agente oxidante se pueden variar, y el instrumento se puede utilizar para determinar la temperatura óptima de pirólisis.

    Proceso de Gasificación y Química: Combustión y Reducción

    Se utiliza una cantidad limitada de agente oxidante durante la gasificación para oxidar parcialmente los productos de pirólisis de carbón (C), alquitrán y gas para formar una mezcla gaseosa de gas de síntesis que contiene principalmente CO, H 2, CH 4 y CO 2. Los agentes gasificantes comunes son: aire, O 2, H 2 O y CO 2. Si se usa aire u oxígeno como agente gasificante, la combustión parcial de biomasa puede suministrar calor para las reacciones endotérmicas.

    Reacción 3: C (carbón) + O 2 =CO 2

    Reacción 4 C m H n (alquitrán) + (m + n/4) O 2 →MCO 2 +N/2h 2 O

    Combustión de gases:

    Reacción 5: H 2 +1/2O 2 →H 2 O

    Reacción 6: CH 4 +2O 2 →CO 2 +2H 2 O

    Reacción 7: CO +1/2O 2 →CO 2

    La relación de equivalencia (ER) es la relación de O 2 requerida para la gasificación, a O 2 requerida para la combustión completa de la biomasa. El valor de ER suele ser 0.2 - 0.4. A valores de ER demasiado altos, el exceso de aire provoca una combustión innecesaria de biomasa y diluye el gas de síntesis. A valores de ER demasiado bajos, la combustión parcial de biomasa no proporciona suficiente oxígeno y calor para la gasificación.

    Existen varias reacciones que pueden tener lugar en la zona de reducción. Hay tres posibles tipos de reacciones: 1) reacciones sólido-gas, 2) reacciones alquitran-gas y 3) reacciones gas-gas. Esencialmente, H 2 O y CO 2 se utilizan como agentes gasificantes para aumentar los rendimientos de H 2 y CO. La flecha de doble cara representa que estas reacciones son reversibles dependiendo de las condiciones utilizadas.

    Las reacciones de sólido-gas incluyen:

    Reacción 8: C + CO 2 ↔ 2CO (Reacción Boudouard)

    Reacción 9: C + H 2 O ↔ CO + H 2 (Reacción Carbono-Agua)

    Reacción 10: C + 2H 2 ↔ CH 4 (Reacción de Hidrogenación)

    Las reacciones de gas alquitrán incluyen:

    Reacción 11: C m H n (alquitrán) + mH 2 O ↔ (m+n/2) H 2 + MCo (Reacción de Reforma de Vapor de Alquitrán)

    Reacción 12: C m H n (alquitrán) + MCo 2 ↔ N/2h 2 + 2mCo (Reacción de Reforma Seca de Alquitrán)

    Las reacciones gas-gas incluyen:

    Reacción 13: CO + H 2 O ↔ CO 2 + H 2 (reacción de desplazamiento agua-gas)

    Reacción 14: CO + 3H 2 ↔ CH 4 + H 2 O (Metanización)

    Las reacciones pueden verse afectadas por el equilibrio de reacción y la cinética. Por un largo tiempo de reacción: 1) se alcanza el equilibrio químico, 2) los productos se limitan a CO, CO 2, H 2 y CH 4, y 3) las bajas temperaturas y altas presiones favorecen la formación de CH 4, mientras que las altas temperaturas y bajas presiones favorecen la formación de H 2 y CO. Por un corto tiempo de reacción: 1) no se alcanza el equilibrio químico, 2) los productos contienen hidrocarburos ligeros así como hasta 10% en peso de hidrocarburos pesados (alquitrán), y 3) la inyección de vapor y los catalizadores pueden desplazar los productos hacia compuestos de menor peso molecular.

    Diseños de gasificadores

    Existen varios tipos de diseños de gasificadores: 1) corriente ascendente, 2) corriente descendente, 3) corriente descendente cruzada, 4) lecho fluidizado y 5) plasma. El primer tipo de gasificador es el diseño de corriente ascendente (Figura 4.7). Las ventajas incluyen que es un diseño simple y no es sensible a la selección de combustible. Sin embargo, las desventajas incluyen un largo tiempo de arranque, la producción de altas concentraciones de alquitrán y la falta general de idoneidad para los sistemas modernos de calor y energía.

    El gasificador de corriente descendente (Figura 4.8) es similar, pero el aire entra en el medio de la unidad y los gases fluyen hacia abajo y hacia afuera. Las zonas de oxidación y reducción cambian de lugar. Las ventajas de este diseño incluyen baja producción de alquitrán, bajos requisitos de energía, un tiempo de respuesta más rápido y un tiempo de arranque corto. Sin embargo, tiene un diseño más complejo, el combustible puede ensuciarse con escoria y no se puede escalar más allá de los 400 kg/h.

    gasificador de diseño de corriente ascendente, vea la descripción del texto a continuación
    Figura 4.7: Gasificador de diseño de corriente ascendente.

    Haga clic aquí para ver una alternativa de texto de la figura 4.7

    Esquema de un Gasificador de corriente ascendente. El diagrama parece un cilindro con gas oxidante entrando por la parte inferior y fluyendo hacia arriba y hacia afuera por la parte superior. Hay 5 zonas estratificadas en el gasificador. Comenzando en el fondo está la zona de cenizas, la zona de oxidación, la zona de reducción, la zona de pirólisis y la zona de secado.

    Crédito: Dra. Caroline B. Clifford

    gasificador de diseño de tiro descendente, ver descripción de texto a continuación
    Figura 4.8: Gasificador de diseño de corriente descendente.

    Haga clic aquí para ver una alternativa de texto de la figura 4.8

    Esquema de un gasificador de corriente descendente. El diagrama nuevamente parece un cilindro y nuevamente tiene 5 zonas estratificadas. De abajo hacia arriba están, el pozo de cenizas, la zona de reducción, la zona de oxidación, la zona de pirólisis, la zona de secado. El aire entra en medio del gasificador en la zona de oxidación y el aire fluye hacia abajo y sale por el fondo como gas producto.

    Crédito: Dra. Caroline B. Clifford

    El gasificador de diseño de tiro cruzado se muestra en la Figura 4.9. Similar a la corriente descendente, tiene un tiempo de respuesta más rápido y tiene un tiempo de arranque corto; también es de diseño complejo, no puede usar combustibles con alto contenido de minerales y el combustible puede contaminarse con escoria de cenizas.

    En la Figura 4.10 se muestra un gasificador de diseño de lecho fluidizado. La acción de este gasificador es similar a cómo podría hervir el agua, excepto que el aire (u otro gas) fluye a través de los finos (la muestra y la arena) a temperatura, creando un efecto burbujeante similar a la ebullición. Debido a esta acción, tiene las ventajas de una mayor flexibilidad de combustible, mejor control y es rápida en respuesta a los cambios. Pero debido a estas ventajas, estos tipos de gasificadores tienen un mayor costo de capital, un mayor requerimiento de energía, y deben operarse con alta carga de partículas.

    gasificador de diseño de tiro cruzado, ver descripción de texto a continuación
    Figura 4.9: Gasificador de diseño de tiro cruzado.

    Haga clic aquí para ver una alternativa de texto de la figura 4.9

    Esquema de un gasificador de tiro cruzado. Este gasificador nuevamente parece un cilindro y tiene todas las 5 zonas que hicieron las 2 anteriores. Sin embargo, en lugar de capas, las zonas se parecen más a una diana. El aire entra a la mitad del cilindro en el mismo centro que es la zona de oxidación. Alrededor de la zona de oxidación está la zona de reducción y fuera de esa es la zona de pirólisis. La zona de secado está alrededor de todos ellos. El pozo de ceniza sigue siendo una capa en la parte inferior. El gas producto sale al mismo nivel en el que inicialmente entró el aire.

    Crédito: Dra. Caroline B. Clifford

    gasificador de diseño de lecho fluidizado, ver descripción de texto a continuación
    Figura 4.10: Gasificador de diseño de lecho fluidizado.

    Haga clic aquí para ver una alternativa de texto de la figura 4.10

    Esquema de un gasificador de diseño de lecho fluidizado. Este gasificador parece una cápsula cilíndrica donde el aire, el oxígeno o el vapor entran desde el fondo. Cerca de la parte inferior hay placa distribuidora. El lecho fluidizado con el combustible se asienta en la parte superior de la placa y en la parte inferior del lecho fluidizado hay una salida para la ceniza. Existe un mecanismo para recircular los finos cerca de la parte superior del lecho fluidizado. Para salir, el gas fluye a través de un ciclón y sale por la parte superior del gasificador.

    Crédito: FAO©. Consultado el 28 de marzo de 2014.

    Uno de los gasificadores de nuevo diseño es un diseño de gasificador de plasma. La gasificación por plasma utiliza temperaturas extremadamente altas en un ambiente carente de oxígeno para descomponer el material de desecho en pequeñas moléculas y átomos, de manera que los compuestos formados son muy simples y forman un gas de síntesis con H 2, CO y H 2 O. Este tipo de unidad funciona de manera muy diferente, ya que la electricidad se alimenta a una antorcha que tiene dos electrodos — cuando funcionan, los electrodos crean un arco. El gas inerte se hace pasar a través del arco y, a medida que esto ocurre, el gas se calienta a temperaturas tan altas como 3,000 °C (Crédito: Westinghouse Plasma Corporation). Las ventajas de tales unidades incluyen: 1) versatilidad de proceso, 2) características superiores de emisión, 3) no tratamiento secundario de subproductos, 4) subproductos valiosos, 5) control mejorado del proceso, 6) reducción de volumen de material alimentado y 6) tamaño de planta pequeño. Unidades como estas son más caras y el escalamiento aún se encuentra en etapa de investigación. Este tipo de unidades son las más utilizadas para los lodos residuales municipales.

    gasificador de diseño de plasma, ver descripción de texto a continuación

    Figura 4.11: Gasificador de diseño de plasma.

    Haga clic aquí para ver una alternativa de texto de la figura 4.11

    Esquema de un gasificador de diseño de plasma. Esto parece un embudo con tapa. Aproximadamente a mitad de camino hay una entrada de desechos. Debajo de eso hay una entrada para aire u oxígeno y cerca del fondo hay antorchas de plasma. El gas de síntesis sale de una salida en la parte superior y la escoria y los metales recuperados se recogen de una salida en la parte inferior.

    Crédito: Westinghouse Plasma Corporation

    Información general sobre gasificación

    Entonces, ¿qué productos se fabrican, qué ventajas tiene el uso de diversas fuentes oxidantes, cómo se eliminan los subproductos y cómo se mejora la eficiencia? Además del gas de síntesis, se elaboran otros productos dependiendo del diseño. Como se indicó anteriormente, el gas de síntesis está compuesto por H 2, CO, CO 2, H 2 O y CH 4. Dependiendo del diseño, también se pueden hacer diferentes cantidades de alquitrán y carbón. Por ejemplo, para la gasificación fluidizada con vapor de aserrín de madera a presión atmosférica y 775°C, 80% del carbono se convertirá en gas de síntesis, 4% del carbono producirá alquitrán y 16% producirá carbón vegetal (Herguido J, Corella J, Gonzalez-Saiz J. Ind Eng Chem Res 1992; 31:1274-82.)

    Existen múltiples usos para el gas de síntesis, para la fabricación de combustibles hidrocarbonados, para producir productos químicos particulares y para quemar como combustible; por lo tanto, el gas de síntesis tiene un valor calorífico. El valor de calentamiento se puede calcular por la fracción volumétrica y los valores de calentamiento más altos (HHV) de los componentes gaseosos, lo que se muestra en esta ecuación:

    Gas HHV = VCO (HHVCO) + VCO2 (HHVCO2) +VCH4 (HHVCH4)

    +V H2 (HHV H2) + V H2O (HHV H2O) +V N2 (HHV N2)

    donde:

    HV CO = 12.68 MJ/nm 3

    CO2HV = 0.00mJ/nm 3

    HHV CH4 = 38.78MJ/nm 3

    HHV H2 = 12.81MJ/nm 3

    HHV H2O = 2.01mJ/nm 3

    HV N2 = 0.00mJ/nm 3

    Un problema basado en esta ecuación y HHV se incluirá en la tarea.

    Se determinan otros factores para una gasificación óptima. La eficiencia térmica es la conversión de la energía química de los combustibles sólidos en energía química y calor sensible de productos gaseosos. Para gasificadores de alta temperatura/alta presión, la eficiencia es alta, ~ 90%. Para los gasificadores de biomasa típicos, la eficiencia se reduce a 70-80% de eficiencia. La eficiencia del gas frío es la conversión de la energía química del combustible sólido en energía química de productos gaseosos; para los gasificadores típicos de biomasa, la eficiencia es del 50-60%.

    Existen varios factores de procesamiento que pueden afectar diferentes aspectos de la gasificación. El Cuadro 4.3 muestra las principales ventajas y desafíos técnicos para diferentes agentes gasificantes. El vapor y el dióxido de carbono como agentes oxidantes son ventajosos para hacer un gas de síntesis de alto valor calorífico con más hidrógeno y monóxido de carbono que otros gases, pero también requieren fuentes de calentamiento externas y reforma catalítica de alquitrán.

    Cuadro 4.3: Ventajas y desafíos técnicos de diferentes agentes gasificantes. (Wang, LJ, Well, CL, Jones, DD y Hanna, MA. 2008. Biomasa y Bioenergía, 32:573-581.)

    Agente gasificante Ventajas principales Principales Desafíos Técnicos
    Aire

    Combustión parcial para suministro de calor de gasificación.

    Contenido moderado de carbón y alquitrán.

    Bajo valor calorífico (3-6 MJ/nm 3)

    Gran cantidad de N 2 en gas de síntesis (es decir, > 50% en volumen)

    Difícil determinación de la relación de equivalencia (ER)

    Steam

    Gas de síntesis de alto valor calorífico (10-15 MJ/nm 3)

    Gas de síntesis rico en H 2 (es decir, > 50% en volumen)

    Requiere suministro de calor indirecto o externo para gasificación

    Alto contenido de alquitrán en gas de síntesis

    El alquitrán requiere reformado catalítico a gas de síntesis a menos que se use para fabricar productos

    Dióxido de carbono

    Syngas de alto valor calorífico

    Alto H 2 /CO y bajo CO 2 en gas de síntesis

    Requiere suministro de calor indirecto o externo

    El alquitrán requiere reformado catalítico a gas de síntesis a menos que se use para fabricar productos

    Las características básicas de diseño también pueden afectar el rendimiento de un gasificador. El Cuadro 4.4 muestra el efecto del lecho fijo versus un lecho fluidizado y las diferencias en temperatura, presión y relación de equivalencia. Los lechos fijos/móviles son de diseño más simple y favorables económicamente a pequeña escala, pero los reactores de lecho fluidizado tienen una mayor productividad y baja generación de subproductos. El resto de la tabla muestra cómo el aumento de la temperatura también puede favorecer la conversión de carbono y el HHV del gas de síntesis, mientras que el aumento de la presión ayuda a producir un gas de síntesis de alta presión sin compresión a presiones más altas aguas abajo.

    Cuadro 4.4: Efecto del diseño del lecho y diferencias en los parámetros de operación sobre el funcionamiento del gasificador. (Wang, LJ, Weller, CL, Jones, DD y Hanna, MA. 2008. Biomasa y Bioenergía, 32:573-581.)

    Diseño de cama Ventajas principales Principales Desafíos Técnicos
    Cama fija/móvil

    Diseño simple y confiable

    Economía favorable a pequeña escala

    Largo tiempo de residencia

    Distribución de temperatura no uniforme en gasificadores

    Alto contenido de carbón y/o alquitrán

    Baja eficiencia de gas frío

    Baja productividad (es decir, ~5 GJ/m 2 h)

    Lecho Fluidizado

    Tiempo de residencia corto

    Alta productividad (es decir, 20-30 GJ/m 2 h)

    Distribución uniforme de la temperatura en gasificadores

    Bajo contenido de carbón y/o alquitrán

    Alta eficiencia de gas frío

    Reducción de problemas relacionados con las cenizas

    Alto polvo particulado en gas de síntesis

    Economía favorable a mediana a gran escala

    Incremento de la temperatura

    Disminución del contenido de alquitrán

    Disminución de metano en gas de síntesis

    Aumento de la conversión de carbono

    Mayor valor calorífico del gas de síntesis

    Disminución de eficiencia energética

    Aumento de problemas relacionados con las cenizas

    Incremento de presión

    Bajo contenido de alquitrán y carbón

    No se requiere compresión costosa de gas de síntesis para la utilización aguas abajo del gas de síntesis

    Diseño limitado y experiencia operativa

    Mayor costo del gasificador a pequeña escala

    Aumento de ER (Relación de Equivalencia) Bajo contenido de alquitrán y carbón Disminución del valor calorífico de syngas

    Limpieza de productos

    Lo principal que hay que hacer para limpiar el gas de síntesis es eliminar el carbón y el alquitrán. El carbón está típicamente en forma de partículas, por lo que las partículas se pueden eliminar de una manera similar a lo que se describió en las instalaciones de la planta de energía. Típicamente para gasificadores, el método de filtración de partículas incluye ciclones de gas (eliminación de partículas mayores de 5 μm). La filtración adicional se puede hacer usando filtros de vela de cerámica o filtros granulares de lecho móvil.

    Los alquitranes suelen ser líquidos pesados. En algunos casos, los alquitranes se eliminan lavando la corriente de gas con una fina niebla de agua o aceite; este método es económico pero también ineficiente. Los alquitranes también se pueden convertir en compuestos de bajo peso molecular por “craqueo” en CO y H2 (estos son típicamente los gases deseados para el gas de síntesis). Esto se hace a alta temperatura (1000°C) o con el uso de un catalizador a 600-800°C. Los alquitranes también pueden ser “reformados” a CO y H 2, los cuales pueden convertirse en alcoholes, alcanos y otros productos útiles. Esto se hace con vapor y se llama reforma con vapor de alquitrán; las condiciones de reacción son a una temperatura de ~250°C y presión de 30-55 atm. La reacción se muestra a continuación, y es la misma reacción que la mostrada en la reacción 11:

    Reacción de reformado con vapor de alquitrán

    Reacción 11: C m H n (alquitrán) + mH 2 O ↔ (m+n/2) H 2 + mCo

    El reformado con vapor tiene ventajas. Generalmente es una operación más segura ya que no hay oxígeno en los gases de alimentación, y produce un producto de gas de síntesis con una relación H 2/CO más alta que la mayoría de las alternativas. La principal desventaja es una menor eficiencia térmica, ya que el calor debe agregarse indirectamente porque la reacción es endotérmica.

    Utilización de gas de síntesis

    Como se indicó anteriormente, el gas de síntesis tiene múltiples usos. El gas de síntesis se puede utilizar para generar calor y energía, e incluso se puede usar para girar una turbina en algunos diseños de ingeniería. El gas de síntesis también se puede utilizar como gas de síntesis para la producción de combustible Fischer-Tropsch, la síntesis de metanol y éter dimetílico (DME), la fermentación para la producción de productos de base biológica y la producción de hidrógeno.

    Entonces, ¿cómo se utiliza el gas de síntesis en la generación de calor y energía? El gas de síntesis se puede utilizar en sistemas de combustión de carbón pulverizado; ayuda a que el carbón se encienda y a evitar el taponamiento del sistema de alimentación de carbón. La gasificación de biomasa puede aliviar los problemas relacionados con las cenizas. Esto se debe a que la temperatura de gasificación es menor que en la combustión, y una vez gasificada, puede suministrar gas de síntesis limpio a la cámara de combustión. Agregar un gasificador a un sistema de combustión ayuda en la utilización de una variedad de fuentes de biomasa con grandes variaciones en las propiedades. Una vez que se ha limpiado el gas de síntesis, se puede alimentar a motores de gas, celdas de combustible o turbinas de gas para la generación de energía.

    También se puede usar gas de síntesis para producir hidrógeno. Cuando se gasifica la biomasa, se produce una mezcla de H 2, CO, CH 4 y CO 2. Se puede hacer una reacción adicional al hidrógeno usando el reformado de agua y las reacciones de desplazamiento de agua-gas:

    Reacción de reformado con agua para CH 4 a H 2:

    Reacción 15: CH 4 + H 2 O ↔ 3H 2 + CO

    Reacción de desplazamiento agua-gas para CO a H2 (como se muestra anteriormente):

    Reacción 13: CO + H 2 O ↔ CO 2 +H 2

    También se puede eliminar el dióxido de carbono, ya que normalmente es un componente indeseable. Un método para evitar que entre en la atmósfera es hacer adsorción química:

    Reacción 16: CaO + CO 2 ↔ CaCo 3

    El gas de síntesis también se puede utilizar para la síntesis Fischer-Tropsch de combustibles hidrocarbonados. Los hidrocarburos de longitud de cadena variable se pueden producir a través de una mezcla gaseosa de CO y H 2 usando el método Fischer-Tropsch. La reacción para esto es:

    Reacción 17: CO + 2H 2 → (-CH2-) n+h 2 O

    Para que la reacción tenga lugar, la relación debe ser cercana a 2:1, por lo que los gases generados por gasificación pueden tener que ajustarse para ajustarse a esta relación. También es necesario reducir los gases inertes, como el CO 2 y contaminantes como el H 2 S, ya que los contaminantes pueden disminuir la actividad del catalizador.

    El metanol y el éter dimetílico también pueden producirse a partir del gas de síntesis. Las reacciones son:

    Reacción 18: CO + 2H 2 →CH 3 OH

    Reacción 19: CO 2 +3H 2 →CH 3 OCH 3 +H 2 O

    El éter dimetílico (DME) se puede hacer a partir de metanol:

    Reacción 20:2 CH 3 OH→CH 3 OCH 3 +H 2 O

    El gas de síntesis también se puede fermentar para producir productos de origen biológico. Esto se discutirá en detalle en una lección posterior.


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