Simulación de la gasificación catalítica de biomasa de banano en la producción de hidrógeno; a partir de un reactor de lecho fijo, mediante ANSYS estudiantil

La gasificación de la biomasa despierta un constante interés en el campo de la energía sostenible, usándola como una alternativa frente a la tecnología de combustión tradicional, sobre todo por la reducción en la emisión de polvo y gases tóxicos. En la gasificación se realiza una conversión termoquímica de material orgánico, biomasa, obteniéndose un producto gaseoso de gran interés conocido como gas de síntesis. El enfoque actual sobre energías sustentables está dirigido a la obtención de bioetanol a partir de compuestos orgánicos que generalmente provienen de residuos; sin embargo, existe un amplio campo de estudio en redirigir el curso del producto sacarificado hasta la gasificación para elevar las eficiencias energéticas, así como el uso de catalizadores para favorecer la velocidad de reacción y obtención del gas de interés. Por lo tanto, el objetivo de esta investigación fue la simulación de un proceso de gasificación de biomasa de banano y condiciones de operación del sistema durante el proceso. Mediante Ansys estudiantil, se establecieron las condiciones operativas de temperaturas y velocidades del fluido, cuyos valores fueron adoptados en la simulación de la reacción gasificación. De esta manera se obtuvo una temperatura de operación de 604.05 °C dentro del reactor a presión atmosférica, la temperatura del agente gasificante fue de 226.85 °C. Se desarrolló el modelo matemático de la reacción a través de la cinética de reacción tomando como referencia el estudio cinético a base de glucosa mediante el mecanismos Langmuir-Hinshelwood, el mismo que implica la adsorción de los reactivos, reacción superficial catalítica y desorción de los productos de las reacciones dominantes: la reacción del cambio de agua-gas (WGS), las reacción inversa del reformado seco de metano (RDRM) y las reacciones de reformado de metano con vapor (SRM), con las cuales se obtuvo el modelo que describe la evolución del flujo molar con respecto al tiempo y coordenada Z de los principales productos, es decir, hidrógeno (H2), metano (CH4), monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O). Los resultados del flujo molar con respecto al tiempo considerando 25 s de reacción fueron 0.16 mol/s de H2, 0.08 mol/s de CO, 0.16 mol/s de CO2, 0.12 mol/ de CH4 y 0.10 mol/s de H2O. Los resultados respecto a eje longitudinal Z, pese a haber trabajado a una presión de 2 bares, no presentaron variación en cuanto al comportamiento de la curva. También se analizó la relación H2/CO que presentó un valor de 2.2 para ambos casosBiomass gasification technology is of constant interest in the field of sustainable energy, being used as an alternative to traditional combustion technology, especially due to the reduction in the emission of dust and toxic gases. In gasification, hermochemical conversion of organic material, biomass, is carried out, obtaining a gaseous product of great interest known as synthesis gas. The current focus on sustainable energies is aimed at obtaining bioethanol from organic compounds that generally come from waste; however, there is a wide field of study in redirecting the course of the saccharified product to gasification to increase energy efficiencies, as well as the use of catalysts to favor the reaction rate and obtain the gas of interest. Therefore, this research’s objective was to simulate a banana biomass gasification process and system operating conditions during the process. Using Ansys students, the operating conditions of temperatures and fluid velocities were established, whose values were adopted in the simulation of the gasification reaction. In this way, an operating temperature of 604.05 °C was obtained inside the reactor at atmospheric pressure; the temperature of the gasifying agent was 226.85 °C. The mathematical model of the reaction was developed through the reaction kinetics taking as reference the kinetic study based on glucose using the Langmuir-Hinshelwood mechanism, which involves the adsorption of the reactants, catalytic surface reaction. desorption of the products of the dominant reactions: the water-gas shift reaction (WGS), the reverse dry methane reforming reaction (RDRM) and the steam methane reforming reactions (SRM), with which the model describing the evolution of the molar flux with respect to time and Zcoordinate of the main products, i.e. hydrogen (H2), methane (CH4), carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO2) and water (H2O), was obtained. The results of the molar flux concernig time considering 25 s of reaction were 0.16 mol/s of H2, 0.08 mol/s of CO, 0.16 mol/s of CO2, 0.12 mol/ of CH4 and 0.10 mol/s of H2O, the molar fluxes cocnerning concerning the longitudinal axis Z with a varying pressure of 2 bars, did not vary in comparison with the previous ones. The H2/CO ratio was also analyzed and showed a value of 2.2 for both casesIngeniero QuímicaCuenc