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¿Cuáles son los elementos de la biomasa?

marzo 17, 2022
¿Cuáles son los elementos de la biomasa?

Definición de biomasa

La biomasa es un material de origen vegetal que se utiliza como combustible para producir calor o electricidad. Algunos ejemplos son la madera y los residuos de la madera, los cultivos energéticos, los residuos agrícolas y los desechos de la industria, las granjas y los hogares[1] Dado que la biomasa puede utilizarse directamente como combustible (por ejemplo, los troncos de madera), algunas personas utilizan las palabras biomasa y biocombustible indistintamente. Otros subsumen un término bajo el otro.[a] Las autoridades gubernamentales de Estados Unidos y la UE definen el biocombustible como un combustible líquido o gaseoso, utilizado para el transporte.[b][c] El Centro Común de Investigación de la Unión Europea utiliza el concepto de biocombustible sólido y lo define como materia orgánica cruda o procesada de origen biológico utilizada para la energía, por ejemplo, leña, astillas de madera y pellets de madera.[d]

En 2019, se produjeron 57 EJ (exajulios) de energía a partir de la biomasa, en comparación con 190 EJ de petróleo crudo, 168 EJ de carbón, 144 EJ de gas natural, 30 EJ de energía nuclear, 15 EJ de energía hidráulica y 13 EJ de energía eólica, solar y geotérmica combinadas. [2][e] Aproximadamente el 86% de la bioenergía moderna se utiliza para aplicaciones de calefacción, el 9% para el transporte y el 5% para la electricidad[f] La mayor parte de la bioenergía mundial se produce a partir de recursos forestales[g] Las centrales eléctricas que utilizan biomasa como combustible pueden producir una potencia estable, a diferencia de la energía intermitente producida por los parques solares o eólicos[h].

Calcular la biomasa

Este trabajo tuvo como objetivo evaluar la composición elemental de diferentes componentes de la biomasa de las especies forestales Acacia mearnsii De Wild, Eucalyptus grandis W. Hill ex Maiden, Mimosa scabrella Benth y Ateleia glazioviana Baill, en su primer, tercer y quinto año después de la plantación, con el objetivo de su aprovechamiento bioenergético. La composición elemental de la biomasa se determinó cuantificando los niveles de carbono, hidrógeno, nitrógeno, azufre y oxígeno. Las tres edades, las cuatro especies y los cuatro compartimentos difieren en relación con los constituyentes elementales. La utilización de los árboles a cualquier edad permite el aprovechamiento energético. El quinto año presenta los mejores valores de carbono e hidrógeno, siendo la mejor edad para el aprovechamiento energético de la biomasa de las diferentes especies. A. mearnsii presenta los mayores valores de carbono para la hoja y A. glazioviana presenta los mayores valores de hidrógeno para todos los compartimentos. La hoja es el mejor compartimento para el aprovechamiento energético.

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La definición de criterios de evaluación para medir la calidad de la biomasa está adquiriendo una importancia creciente, especialmente en los bosques de crecimiento rápido. Con el fin de evaluar esta calidad para generar subsidios y definir un mejor uso de la biomasa, es esencial identificar las propiedades químicas, físicas y mecánicas que alteran conscientemente el producto final.

Biomasa humana

El primer reto en la modelización termoquímica de los sistemas de conversión de la biomasa es precisamente modelizar la propia biomasa, la materia prima. La biomasa no es un compuesto estándar y su composición química elemental, así como sus propiedades térmicas, varían significativamente. En la gran mayoría de las publicaciones y trabajos especializados en el tema Al-Shemmeri et al. ( 2015), Bilgili et al. (2017), se adoptan o sugieren diferentes soluciones. Por ejemplo, para el bioetanol en la modelización de la biomasa en Prosim plus, se representa como una mezcla de sus componentes químicos adaptando las propiedades de la glucosa, como la fórmula química, el calor de formación y el peso molecular. Para representar la celulosa, la hemicelulosa y la lignina, el software Aspen Plus permite la implementación de sustancias orgánicas como compuestos sólidos no convencionales mediante la definición de atributos en términos de composición el emental.

El objetivo de este estudio es proponer una definición precisa y consistente de la biomasa, especialmente relevante para la simulación de procesos de conversión termoquímica. Además, este trabajo pretende desarrollar una representación genérica de las propiedades termodinámicas, en concreto, de la exergía química contenida, que permita calcular rápidamente los rendimientos del proceso, en función del tipo de biomasa utilizada y conociendo únicamente su composición elemental. El modelo desarrollado es general y puede ser utilizado en cualquier simulación numérica, pero, en este estudio, se aplica específicamente para representar la biomasa en el gestor Matlab. Asimismo, al comparar los resultados obtenidos con los valores experimentales disponibles, se concluye que los resultados obtenidos son extremadamente precisos para ser utilizados en la ingeniería práctica, ya que los errores encontrados oscilan en un 2,4% de error medio.

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¿Cuáles son los elementos de la biomasa? online

Aceptado el 20 de octubre de 2021Publicado por primera vez el 27 de octubre de 2021ResumenPara comprender mejor las características de migración de elementos y las propiedades de los productos durante la pirólisis de la biomasa, en este documento se preparó celulosa de piña (PC) y lignina de PC, y se determinó su comportamiento de pirólisis mediante análisis termogravimétrico (TGA). Posteriormente, el PC se pirolizó en un sistema de reactor vertical de lecho fijo a 400-700 °C durante 60 minutos. Se analizaron y discutieron las características de la migración de elementos y las propiedades fisicoquímicas de los productos de pirólisis. En el intervalo de temperaturas de pirólisis de 200 °C a 500 °C, hubo dos picos distintos de pérdida de peso para el PC. Durante el proceso de pirólisis, el elemento C se retuvo principalmente en el biocarbón, mientras que el elemento O migró principalmente a productos líquidos y gaseosos en forma de compuestos como CO2, CO y H2O. Además, el 28,42-76,01% del elemento N del PC migró al biocarbón. De los productos trifásicos, los gases son los que aportan el menor rendimiento energético, mientras que la energía del biocarbón domina la pirólisis del PC. Además, el contenido de N y la superficie específica del biocarbón derivado del PC obtenido a 400 °C en una atmósfera de N2 fueron mayores que los del biocarbón derivado del tablero de fibras.

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