La producción de biocarbón implica varias configuraciones de reactor, cada una con sus propias ventajas y limitaciones. La elección del reactor depende de varios factores, incluyendo la calidad deseada del producto y la eficiencia de la producción.
¿Qué configuración de reactor se prefiere en la producción de biocarbón? (4 factores clave a considerar)
1. Reactores de pirólisis de lecho fijo
Para la producción simple de biocarbón, se utilizan comúnmente reactores de pirólisis de lecho fijo. Estos incluyen hornos de foso, hornos de montículo, hornos de ladrillo, hornos metálicos transportables, hornos de carbón tipo Missouri y hornos de solera múltiple continua.
Estos reactores funcionan sin suministro de aire, lo que reduce las emisiones de CO₂ y la pérdida de energía de la materia prima. El resultado son productos ricos en energía como el biocarbón y el biogás.
La energía necesaria para mantener la temperatura en estos reactores puede obtenerse quemando los productos gaseosos de la reacción.
Aproximadamente el 25-35% de los rendimientos de estos reactores son biochar.
2. Pirólisis lenta para obtener biocarbones de alta calidad
Para producir biocarbones de alta calidad aptos para uso agrícola, la pirólisis lenta suele ser la mejor opción. Este proceso consiste en calentar la biomasa en un entorno con oxígeno limitado o sin oxígeno a presión atmosférica.
Las velocidades típicas de calentamiento oscilan entre 1 y 30 °C por minuto. El calor del proceso suele proceder de una fuente externa, como la combustión de los gases producidos o la combustión parcial de la biomasa.
El rendimiento del biocarbón por pirólisis lenta suele ser de hasta el 30% en peso de materia prima seca. El rendimiento y las propiedades del biocarbón dependen de factores como la materia prima de biomasa, la velocidad de calentamiento, la temperatura de pirólisis y el tiempo de residencia del vapor.
La temperatura máxima de tratamiento (HTT) en el reactor de pirólisis es la que más influye en las características del producto final.
3. Tratamiento por lotes de materia prima de biomasa
Otro método consiste en el tratamiento por lotes de la materia prima de biomasa, en el que el calor necesario para la pirólisis se genera quemando parte de la biomasa con admisión de aire. Este método se utiliza habitualmente en los hornos de carbón vegetal y proporciona una pirólisis lenta.
Es útil principalmente para la producción de carbón vegetal, aunque también puede obtenerse alquitrán como subproducto.
4. Producción industrial a partir de gases de combustión inertes
Para la producción a escala industrial, la materia prima se calienta mediante gases de combustión inertes en ausencia total de oxígeno. Este método permite procesos continuos con altas capacidades, alcanzando eficiencias superiores al 30% en peso.
La pirólisis se inicia quemando fuelóleo, pero una vez que se liberan gases combustibles de la biomasa, éstos se queman en lugar del fuelóleo. Este proceso continuo permite un control cuidadoso de las emisiones.
5. Combustor de lecho fluidizado (FBC) con material sólido inerte
El tercer método utiliza material sólido inerte, como arena en un Combustor de Lecho Fluidizado (FBC), como portador de energía para calentar la biomasa durante la pirólisis. Este método es adecuado para un calentamiento rápido de la biomasa, sobre todo cuando el objetivo principal es obtener productos gaseosos o líquidos.
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