1.2 introducción a las fuentes renovables y...

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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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


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


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


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


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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http://cmap.ihmc.us/download/�


1.2 Introducción a las fuentes renovables y bio-renovables

• Grupo: CP57

• Clave: 2906019

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