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Gasificación de biomasa con luz solar
Combustibles Sundrop , una startup con sede en Louisville, CO, dice que ha desarrollado una forma más limpia y eficiente de convertir la biomasa en combustibles sintéticos aprovechando el intenso calor del sol para vaporizar la madera y los desechos de los cultivos. Su proceso puede producir el doble de gasolina o diésel por tonelada de biomasa en comparación con los sistemas de gasificación de biomasa convencionales, afirma la empresa.
Biomasa de horneado: Sundrop Fuels ha construido una instalación de I + D de gasificación solar en Colorado.
La gasificación se produce cuando la biomasa seca u otros materiales a base de carbono se calientan por encima de los 700 ºC en presencia de vapor. A esas temperaturas, la mayor parte de la biomasa se convierte en gas sintético. Este gas de síntesis está compuesto de hidrógeno y monóxido de carbono, que son los componentes químicos de los combustibles de mayor valor como el metanol, el etanol y la gasolina.
Pero el calor requerido para este proceso generalmente proviene de una parte de la biomasa que se gasifica. Terminas quemando del 30 al 35 por ciento de la biomasa, dice Alan Weimer , profesor de ingeniería química en la Universidad de Colorado, Boulder.
Hace unos años, Weimer y su equipo de investigación comenzaron a buscar formas de utilizar el calor solar concentrado para impulsar el proceso de gasificación. Funcionó tan bien que Weimer y Chris Perkins , el estudiante de posgrado a quien se le ocurrió la idea, luego cofundó Copernican Energy para comercializar el enfoque. Copernican fue adquirida por Sundrop Fuels en 2008, y su tecnología de reactor solar se encuentra ahora en el corazón de una instalación de demostración de gasificación solar térmica de 1,5 megavatios en Colorado.
El sistema gasificador consta de tubos cerámicos que pasan por un horno. El gasificador está montado sobre una torre rodeada por un campo de espejos de concentración solar que reflejan la luz solar de regreso al horno. A medida que la biomasa se deja caer a través de los tubos de cerámica intensamente calientes, se vaporiza en gas de síntesis.
Weimer, un ex ingeniero de Dow Chemical, dice que el sistema es independiente de los tipos de biomasa que puede procesar. Es como un mazo debido a las temperaturas (de 1200 a 1300 ºC) a las que opera, dice, y explica que la gasificación convencional usa temperaturas más bajas para tratar de minimizar el volumen de biomasa utilizada para alimentar el proceso. Pero mantener la temperatura más baja plantea otro problema. La gasificación a temperaturas inferiores a 1.000 ºC deja alquitrán. Y ese alquitrán es caro de eliminar, dice Weimer. Si lo deja allí, terminará matando sus catalizadores aguas abajo cuando intente reformar su producto en combustible (líquido).
Las temperaturas más altas también hacen que el gas de síntesis sea de mejor calidad. La gasificación convencional generalmente produce una mezcla de gas de síntesis que es mitad hidrógeno y mitad monóxido de carbono. El proceso de Sundrop logra una relación de hidrógeno a CO de dos a uno.
Les puedo decir que la economía se ha examinado de manera bastante extensa, y la idea de poder producir gasolina a menos de $ 2 el galón sin subsidios, creemos que es una cifra real, dice Weimer. La ventaja financiera es aún mayor si el precio del carbono se convierte en una realidad, porque el proceso impulsado por la energía solar da como resultado una reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero en comparación con la producción de combustible convencional. La clave ahora es diseñar un reactor solar escalable.
Ajay Dalai, profesor asociado de ingeniería química en la Universidad de Saskatchewan, dice que impulsar la gasificación con energía solar tiene mérito, pero podría resultar complicado. Cuando transfiere el calor a la tubería, ¿cómo se asegura de que se distribuya completamente a través de la biomasa? Controlar la transferencia de calor y los niveles de temperatura será clave, dice.
Wayne Simmons, director ejecutivo de Sundrop Fuels,
no subestima los desafíos para comercializar la tecnología. Reconoce, por ejemplo, que los mayores recursos de biomasa no se encuentran donde están los mayores recursos solares. Aún así, existe algo de biomasa leñosa en el suroeste de Estados Unidos, donde Sundrop planea construir su primera planta comercial. Estados como Nuevo México y Arizona, por ejemplo, ralean regularmente sus bosques para reducir el riesgo de incendios forestales. Pero para acceder a más materia prima, Sundrop también está considerando transportar cultivos energéticos, como el pasto varilla, por ferrocarril desde tan al norte como Kansas y tan al este como Texas.
Se espera que la construcción de la primera instalación comercial de Sundrop comience este año. La compañía planea acoplar su planta de gasificación solar con una biorrefinería a escala piloto que puede producir hasta ocho millones de galones de combustible de transporte al año. Su objetivo en 2015 es una biorrefinería a gran escala que pueda producir 100 millones de galones al año.
La compañía ha atraído a algunos inversores clave, incluida la firma de capital de riesgo Kleiner Perkins Caufield & Byers.