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DPPB Semana: 1\Sesión: 3
1.2 Introducción a las fuentes renovables y bio-renovables
• Grupo: CP57
• Clave: 2906019
• Trimestre: 13-O
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DPPB Semana: 1\Sesión: 3
La información de las siguiente diapositivas fue obtenida de la siguiente referencia bibliográfica:
– Demirbas, A. Biofuels. Securing the Planet’s Future Energy
Needs, Springer-Verlag London Limited (2009).
Excepto aquellas secciones o figuras donde se indique.
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Fuentes de energía renovables: Combustibles
• Materiales biorenovables: lignoceluosicos, semillas, grasas y aceites, desechos de animales y biogas
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http://www.ecology.com/wp-content/uploads/2011/10/cows524.jpg http://www.greenbusinesstimes.com/wp-content/uploads/2011/03/waste-cooking-oil-to-biodiesel.jpg
DPPB Semana: 1\Sesión: 3
Fuentes de energía renovables: Combustibles
• Existen tres modos de utilizar la biomasa como combustible: – Proceso de combustión para producir calor y electricidad
– Producción de gas, como metano, hidrógeno y monóxido de carbono.
– Conversión a combustibles líquidos (etanol, butanol y metanol).
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Biomasa
• Es materia orgánica que ha incorporado la energía solar en forma de energía química a través de la fotosíntesis.
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Biomasa
• El uso de biomasa como energía primaria en países industrializados es de aproximadamente el 3%.
• Las emisiones al ambiente son menores a aquellas que se dan cuando se queman combustibles fósiles.
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Biomasa
• Conversión de la biomasa – Gasificación y pirólisis
– Digestión anaerobia
– Fermentación
– Conversión de aceites a través de reacciones químicas o procesos enzimáticos.
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Biomasa
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Hayes, D. (2009), Catalyst today, 145, 138-151
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Bioalcoholes
• Etanol: producto de la fermentación de azúcares, almidones y material lignocelulósico
• Etanol puede ser combinado con la gasolina. Algunos paises tiene la mezcla E10 (10% etanol). El uso de E85 (85% etanol) requiere de ciertos cambios en los motores de los autos.
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Bioalcoholes
• Etanol
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Bioalcoholes
• Butanol, etanol y acetona (no alcohol)
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• ABE
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Bioalcoholes
• Etanol y xilitol
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• Producción de xilitol
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Bioalcoholes
• Metanol – Uso como combustibles en automóviles.
– Co-producto en la producción de carbón vegetal
– Actualmente metanol se produce a través de gas de síntesis, el cual deriva del gas natural, carbón, petróleo en presencia de catalizadores metálicos
– El posible producir gas de síntesis utilizando biomasa
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Bioalcoholes
• Metanol
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Bio-aceites
• Puede obtener por un calentamiento rápido de biomasa seca en una reactor de lecho fluidizado seguido de su enfriamiento. Los residuos pueden ser sujeto de combustión (alquitrán y gases), mientras los bio-aceites son enfriados y condensados.
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http://www.ars.usda.gov/images/docs/19898_20103/Biomass-Pyrolysis-Research-Fig-2.gif
http://www.biochar-international.org/sites/default/files/bio-oil1_f.jpg
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Biodiesel
• Conversión de cadenas largas de esteres de aceites vegetales o animales en combustible (biodiesel).
• Materias primas – Aceites vegetales
– Aceites de residuos de cocinas
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Biodiesel
• El propósito de la transesterificación es reducir la viscosidad del aceite.
• La transesterificación es un proceso relativamente barato para transformar cadenas largas en moléculas con cadenas más cortas.
• Características importantes del biodiesel: – Densidad – Viscosidad – Acidez – Punto de nube – volatilidad
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Fisher Tropsh
• Conversión de gas de síntesis en cadenas largas de compuestos orgánicos.
• El gas de síntesis se puede producir de la combustión de la biomasa.
• Reacciones químicas
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Biogás
• Biogás en amigable con el ambiente, limpio, barato y versátil
• Principalmente es una mezcla de metano y dióxido de carbono, productos de la digestión anaerobia de biomasa, fango, residuos de animales e industrial effluents
21 https://encrypted-tbn1.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcTgsoG0oq3YYbsfVmEQ3V5RP_g3nY6kUfE9kITjVjBPX929385D
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Biogás
• ¿Cómo se produce?
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Biohidrógeno
• Producto primario producido de agua.
• Utilizado en celdas de combustible
• No produce dióxido de carbono
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Biohidrógeno
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3ra generación
• La necesidad creciente por fuentes alternativas de energía y la limitación de tierras agrícolas para la producción de cultivos energéticos, llevan a poner en práctica tecnologías que podrían utilizar la biomasa acuática, no sólo para la producción de biocombustibles como el – biodiesel
– bioetanol
– biogas
– biohidrógeno
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3ra generación
• La biomasa acuática, en particular algas, tienen un enorme potencial para ser una fuente sustentable de biomasa para la producción de una enorme gama de productos, debida a los siguientes atributos: – No requieren de suelo agrícola para su cultivo (no compiten con
los cultivos básicos en la cadena alimenticia del mexicano) – Utilizan las corrientes de desechos de CO2 (captura de CO2), lo
que reduce en gran medida el calentamiento global – El consumo de agua llega a ser 99% menos que la agricultura
convencional – Presentan productividades mucho mayores que los cultivos
terrestres
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3ra generación
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Cultivo Productividad Energía Ton/ha. año GJ/ha. año Trigo (semilla + paja) 11 170 Miscanthus 16 270 Pasto 10 180 Microalga (optimizado) 60 1200 Microalga (teórico) 120 2400
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Tarea
– Leer las secciones 2., 2.1, 2.2 y 2.3
– Hacer un resumen y un mapa conceptual de la información resumida.
– Recomendación: Bajar el programa cmap tools • http://cmap.ihmc.us/download/
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1.2 Introducción a las fuentes renovables y bio-renovables
• Grupo: CP57
• Clave: 2906019
• Trimestre: 13-O
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