211service.com
Llevando pulpa a la bomba
Las plantas de pulpa y papel pronto podrían duplicarse como biorrefinerías si el financiamiento para un proyecto de gasificación sueco es una indicación. Dado que los precios del gas se han desplomado este otoño, amenazando con hacer que algunos innovadores de biocombustibles queden fuera del negocio, la empresa sueca Chemrec ha obtenido una serie de subvenciones e inversiones que respaldan un proceso para convertir el licor negro que queda del blanqueo de pulpa y papel en un biocombustible sintético de combustión limpia.
Licor negro: Planta de gasificación de Chemrec en New Bern, Carolina del Norte. La fábrica de papel consume hasta 330 toneladas de licor negro por día, una mezcla de productos químicos cáusticos y madera disuelta que queda del blanqueo de la pulpa para la producción de papel. Actualmente produce un gas de combustión limpia que proporciona energía térmica al molino y recicla los productos químicos cáusticos.
Chemrec recibió $ 20 millones en fondos de capital de riesgo a principios de este mes, y otros $ 300,000 del Departamento de Energía de EE. UU. Esta semana para evaluar la viabilidad de aplicar su proceso en una planta de celulosa en Escanaba, MI. La empresa con sede en Estocolmo ya estaba aumentando la I + D a través de un consorcio de investigación de 37 millones de dólares apoyado por la UE que involucra a siete empresas industriales europeas que se lanzó en septiembre.
Parte del atractivo es el perfil ecológico del biocombustible generado con el proceso de Chemrec, dimetiléter (DME), que puede utilizarse como reemplazo del gas licuado de petróleo (GLP) y el diesel. En medio de la creciente angustia por los impactos ecológicos de la producción de biocombustibles y la interrupción causada en la producción de alimentos, análisis recientes, como el de la UE Renovar estudio de biocombustibles de segunda generación, han descubierto que el DME elaborado a partir de gasificación de biomasa proporciona la mayor reducción de gases de efecto invernadero al menor costo.
El corazón de la tecnología de Chemrec es un proceso de gasificación que convierte el licor negro en una mezcla de monóxido de carbono, hidrógeno y CO2 llamado gas de síntesis, o gas de síntesis, para abreviar. La gasificación del carbón ya es un negocio en auge en China, donde el gas de síntesis resultante se convierte en productos químicos y combustibles. Y la gasificación de astillas de madera también va en aumento. Por ejemplo, Nexterra Energy de Canadá es uno de varios desarrolladores que instalan pequeñas plantas de energía que gasifican astillas de madera y queman el gas de síntesis resultante para generar energía y calor para desarrollos residenciales.
Pero el licor negro es una materia prima obvia para la gasificación de biomasa. Las plantas de celulosa ya se encargan de recolectar cargas de biomasa y, como líquido, el licor residual es más fácil de alimentar al gasificador que los trozos sólidos de biomasa. En la práctica, sin embargo, estos residuos han resultado difíciles de gasificar. El éxito mixto hasta la fecha del revelador de gasificación de licor negro ThermoChem Recovery International , con sede en Baltimore, ejemplifica el desafío. De dos instalaciones a gran escala que utilizan la tecnología ThermoChem, una todavía está en funcionamiento, mientras que la segunda nunca operado comercialmente debido a fallas en el diseño del gasificador .
El director ejecutivo de Chemrec, Jonas Rudberg, explica que el licor negro es particularmente difícil de manejar debido a los químicos inorgánicos altamente cáusticos, como el hidróxido de sodio, que se emplean para descomponer la pulpa. En el diseño del reactor de Chemrec, el licor negro y el oxígeno puro inyectados desde la parte superior alimentan una bola de fuego de 1.800 ° C en el centro del reactor. La mayor parte de la madera disuelta en el licor negro forma gas de síntesis y sale del reactor.
Sin embargo, los productos químicos inorgánicos forman una masa fundida de sulfuro de sodio y carbonato de sodio sobre las baldosas cerámicas de protección contra el calor que protegen las paredes del reactor. A medida que la masa fundida fluye hacia abajo y fuera del reactor, ataca la cerámica. En este contacto entre fundición y cerámica, ocurren reacciones que alteran la superficie del refractario, dice Rudberg. El truco clave es seleccionar materiales que puedan resistir este impacto químico.
Rudberg dice que Chemrec trabajó en estrecha colaboración con investigadores en Laboratorio Nacional Oak Ridge para identificar materiales apropiados para pruebas en una planta de gasificación que ha operado en una planta Weyerhaeuser en New Bern, NC, desde 1996. Esta planta puede procesar hasta el 15 por ciento del licor negro de la planta. Rudberg dice que el refractario en New Bern ha estado operando durante dos años, lo que cree que es suficiente para demostrar que su comercialización es viable.
Ese desempeño es lo suficientemente claro como para convencer a los patrocinadores de Chemrec de que financien el siguiente paso: generar biocombustible a partir del gas de síntesis. Mientras Weyerhaeuser simplemente quema el gas de síntesis para generar calor en New Bern, la pequeña planta de investigación de Chemrec en Pitea, Suecia, ha demostrado la producción de gas de síntesis lo suficientemente puro para la síntesis de combustible catalítico. BioDME , El consorcio de Chemrec financiado por la UE, convertirá ese gas de síntesis en entre cuatro y cinco toneladas métricas de DME por día.
Otro socio de BioDME, Haldor Topsoe , construirá la planta de síntesis de DME, que se pondrá en marcha en 2010. Con sede en Göteborg Volvo Group (que no debe confundirse con la división de automóviles de lujo de Ford, Volvo Cars) adaptará los sistemas de combustible de 14 camiones diésel de largo recorrido para que funcionen con DME. Y la petrolera sueca Preem está construyendo cuatro estaciones de servicio para distribuir el DME en Suecia.
Al mismo tiempo, Chemrec está realizando la ingeniería de dos plantas que serían 25 veces más grandes y producirían 40.000 toneladas de DME cada año: una en Pitea y otra en la planta de New Page en Michigan. La conversión de cada planta de celulosa en Estados Unidos generaría, según Rudberg, el equivalente a unos 7.500 millones de galones de combustible, aproximadamente una quinta parte del objetivo total del gobierno de Estados Unidos para 2020.
Pero sigue siendo cuestionable si la demanda seguirá de forma natural. Actualmente, el DME se utiliza principalmente como sustituto en latas de aerosol, y claramente se necesitarán más de cuatro estaciones de servicio en Suecia para que despegue como biocombustible. Marc Londo, experto senior en investigación y biocombustibles de la Centro de Investigación Energética de los Países Bajos , en Amsterdam, dice que este dilema del huevo y la gallina es un gran inconveniente. Él cree que el éxito de Chemrec estaría mejor asegurado si produjera diesel sintético a partir de su gas de síntesis, una estrategia seguida por el innovador alemán de gasificación de biomasa Choren Industries. La gran ventaja del diésel sintético es que simplemente puede mezclarlo con el diésel disponible actualmente, dice Londo. Para bio DME, necesita redes de distribución dedicadas.
Londo dice que el diésel sintético tiene otra ventaja: si bien cuesta un poco más producirlo a partir de gas de síntesis que el DME, el diésel sintético tiene una mayor densidad energética. Un tanque de diesel llevará un camión de largo recorrido dos veces más lejos que un tanque de DME: para los camiones de largo recorrido, la densidad de energía es un factor crítico y, por lo tanto, el diesel sintético es un combustible más valioso, dice.
El líder del proyecto BioDME, Per Salomonsson, gerente de I + D de Volvo Group, dice que todo se reduce a la cantidad de combustible que producirá un acre de tierra. El diésel sintético sería mucho más fácil para Volvo Group introducirlo en sus vehículos, pero según sus estimaciones, DME proporcionará más de un 65 por ciento más de millas de viaje por acre cultivado; en comparación con el biodiésel convencional producido a partir de aceite vegetal, la ventaja es de cinco a uno. Habrá escasez de biomasa en el futuro, dice Salomonsson. A largo plazo, no podemos permitirnos tener nada más que el proceso más eficiente.