Actividades en Bioenergía Unidad de Desarrollo Tecnológico

1. Dra. Cristina Segura Castillo Jefe de ÁreaBioenergía EUROCLIMA BioenergyWorkshop, 12 y 13 de marzo, Santiago-Chile Actividades en BioenergíaUnidad de Desarrollo Tecnológico

2. Unidad de Desarrollo Tecnológico • Centro de I&D fundado en 1996 y dependiente de la Vicerrectoría de I+D de la Universidad de Concepción. Nuestro campo de acción es: BIO-REFINERÍAS FORESTALES . • Áreas de Trabajo: (1) Biomateriales, (2) Bioenergía, (3) Productos Químicos, (4) Medio Ambiente y (5) Gestión Tecnológica. • 104 colaboradores contratados, 25 investigadores académicos asociados y aprox. 50 estudiantes/año. • Infraestructura: 3800 m² construidos; numerosas plantas piloto y 6 laboratorio especializados.

3. INTRODUCCIÓN Chile posee una industria forestal bien desarrollada, cuenta con aproximadamente 2,3 millones de hectáreas de plantaciones productivas, que generan un volumen considerable de residuos, tanto madereros como del manejo forestal. Fuente renovable atractiva para impulsar proyectos energéticos en el país. Aprovechamiento integral de la biomasa: Biorefinerías

4. Disponibilidad de Biomasa para Uso Energético

5. Características de la Biomasa Biomasadisponibleestádispersa, de calidadheterogénea y bajadensidadenergética.

6. PROCESOS TERMOQUIMICOS Torre-facción Torre-facción Pirólisis rápida Pirólisis rápida Pirólisis intermedia Pirólisis intermedia Pirólisis lenta Pirólisis lenta Gasificación Gasificación ~ 250 °C ~ 250 °C ~ 500 °C ~ 500 °C ~ 500 °C ~ 500 °C ~ 400°C ~ 400°C ~ 800°C ~ 800°C ~ 30 min ~ 30 min ~ 1 s ~ 1 s minutos minutos largo largo largo largo 0 % 0 % 75 % 75 % 50 % 50 % 30 % 30 % 5 % 5 % Líquido Líquido 86% 86% 12% 12% 20% 20% 35% 35% 10% 10% Sólidos Sólidos 14% 14% 13% 13% 30% 30% 35% 35% 85% 85% Gases Gases Pirólisis

7. Torrefacción Materia prima: • Residuoscosechaforestal o bosquenativomanejadosustentablemente. Propósito: • Facilitar la conminución del material (moliendamásfácil). • Aumentar el podercalorífico de la biomasa (aumento en un 15-20%). • Aumentardensidadmásica de pellets fabricados del material torrefactado en comparación con la biomasaforestal (aumento de un 20%, aprox.). Aplicación: Producción de pellets parauso industrial.

8. Torrefacción Chip de madera 200-400 kg/m3 Pellets de madera 650 kg/m3 Pellets torrefactados 850 kg/m3 Carbón 850 kg/m3

9. Diseño de planta piloto de UDT

10. Planta Piloto de Torrefacción UDT

12. TorrefacciónMaterial torrefactado

13. Torrefacción Gráfico Van Krevelen para Eucalipto Aumento de T

14. PIROLISIS RAPIDA DE BIOMASA Reactores: Lecho fluidizado burbujeante, lecho fluidizado circulante, cono rotatorio ablativo, tornillo Auger, de flujo laminar Gases CO, CO2 CH4, H2, CnHm Biomasa Conden-sación Secado < 10% Pirólisis rápida 500 °C < 2 s Bio-oil Molienda < 3 mm Carboncillo • Densificar energéticamente biomasa. • Obtener un biocombustible. • Producir un “bio-crudo”como materia prima para obtener productos químicos y energía.

15. Tecnología de Pirólisis Rápida de BiomasaPlanta piloto de UDT Pyrolysis gas recycle Flue gases Hot-gas filter Cyclone 0 Quench Air Pyrolysis Gas Combustion Electrostatic Precipitator Pyrolysis Char Sand Char combustion Ash Cyclone Air Bio-oil Biomass 10 kg/h

16. Precalentador de arena Reactor de pirólisis Tren de limpieza de gases Condensador de bio-oil Silo alimentador de biomasa Precipitador electroestático Reactor combustión de carboncillo Estanque de almacenamiento

18. Mezcla compleja multicomponente (>400) Alto contenido de oxígeno Químicamente inestable Amplio rango de PM MW (1000 Da) Carácter coloidal Sólidos finos dispersos Detectable por GC-MS máx 40% Bio-oil

19. Caracterización del Bio-oil FONDEF D07-I-1137: Obtención de Productos Químicos de Alto Valor y Combustible Líquido Mediante Conversión Termoquímica de Biomasa

20. Aplicaciones Bio-Oil Combustible Industrial Contenido calórico: 50% de Fuel Oil #6 Contenido de agua: 20-30% Corrosividad: pH 2-3, incombatible con infrastructure existente Inestable: mezcla reactiva, especialmente durante los primeros 6 meses Difícil ignición: Pocos volátiles • Densificación Energética

21. Aplicaciones Bio-Oil Aplicaciones Químicas Humo líquido Lignina pirolítica: Polifenoles naturales Adhesivos fenol-formaldehído, materiales termoplásticos y otras aplicaciones. Aldehídos: Glicolaldehído, 2-furfuraldehído Componente de resinas, disinfectante, etilen glicol bioquímico. Ácidoscarboxílicos: Ácidos acético, fórmico, propiónico Aditivo ensilaje, pulpaje Acetosolv y aplicaciones tradicionales. Azúcares anhidros: Levoglucosano, celobiosano Fermención a etanol, materia prima para surfactante glicosídico, dextrinas.

22. Conclusión Los procesospirolíticostienengrandesventajasfrente a otrosprocesos de conversión: Se puedeprocesartodotipo de materiasprimasforestales, lascapacidades de producción y costos de inversión son bajos y la eficienciaenergética de conversiónesmuyalta. La torrefacciónesunaalternativaaltamenteprometedoraparadensificarenergéticamente la biomasaforestal y, en función de ello, masificarsuaplicación. La pirólisisrápidapermiteobtener un productolíquido con altos rendimientos, el quepuedeseraplicadodirectamente o serfuente de diversasfracciones de productosquímicos de interéscomercial.

23. Muchasgracias Dra. Cristina Segura Jefe de ÁreaBioenergía Unidad de DesarrolloTecnológico c.segura@udt.cl