Publication: FACTORES DE EMISIÓN GENERADOS POR LA QUEMA DE DISTINTOS PELLETS EN UNA CÁMARA DE COMBUSTIÓN CONTROLADA DE EMISIONES (3CE)
Date
2019-11
Authors
MARTÍNEZ CATALÁN, GABRIELA ISABEL
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Abstract
En Chile actualmente existen elevados índices de contaminación atmosférica, concentrados
en la zona centro-sur del país, cuyo origen corresponde principalmente a emisiones
generadas por calefacción residencial (MMA, 2018d). Considerando entonces la necesidad
de diversificar la matriz energética, el proyecto FONDEF ID15I10580 contempla asignarles
valor agregado a diversos residuos generado en la industria agrícola y forestal del país,
por medio de la creación de pellets a partir de residuos sin procesar, para posteriormente
realizar ensayos de combustión con estos materiales en una Cámara de Combustión
Controlada de Emisiones (3CE). El objetivo de este estudio es obtener los Factores de Emisión
(FE) de los gases de combustión (CO2, CO, NOX, SO2 y H2), de material particulado (PM1,
PM2,5 y PM10), de Black Carbon (BC) y Brown Carbon (BrC) provenientes de las emisiones
generadas por la combustión de pellets confeccionados a partir de rastrojos de avena,
orujos de uva y de aserrín de pino, para posteriormente compararlos con los resultados
obtenidos por la quema de pellet comercial fabricado a partir de aserrín de pino.
Mediante espectrometría láser se obtuvieron los FE de PM10 con valores de 0,35 ± 0,32
[g/kg] para los ensayos con avena, de 0,59 ± 0,46 [g/kg] con uva, de 2,78 ± 0,96 [g/kg]
con pino y de 3,24 ± 0,91 [g/kg] con pellet comercial. Con respecto al N° de partículas
detectadas, se determina que en las emisiones medidas las partículas se concentran
principalmente en la moda Aitken, en más de un 58% del total, y en la moda de
acumulación, con un 17% del total, presentando tamaños entre 0,02 – 0,1 [µm], cuya
distribución se comportan de manera cualitativa y cuantitativamente de acuerdo con lo
esperado teóricamente según lo expuesto por EPA (1996) y Whitby (1978). En cuanto a los
FE de BC resultaron de un 0,084 ± 0,011 [g/kg] para los ensayos con avena, de 0,080 ±
0,023 [g/kg] con uva, de 0,081 ± 0,002 [g/kg] con pino y de 0,027 ± 0,015 [g/kg] con
pellet comercial, por otra parte los FE de BrC resultaron de 0,036 ± 0,004 [g/kg] para
quemas con avena, 0,038 ± 0,009 [g/kg] para uva, 0,025 ± 0,004 [g/kg] para pino y
0,025 ± 0,004 para pellet comercial, se comprobó que no existen diferencias
estadísticamente significativas entre las medias de los FE de BrCy de BC para las biomasas
de avena, uva y pino, con un 95% de confianza.
Se concluye que los pellets de pino en el proceso de combustión lograron quemarse en un
mayor porcentaje, con un rendimiento de quemado del 90,10 %, seguido de avena con un
87,63% y finalmente de uva con 52,97%.
Se determinó que las quemas con uva emitieron en promedio una mayor cantidad de CO
durante los ensayos, con un FE promedio de 181,39 ± 131 [g/kg], además esta variedad
también generó mayores de NOx, con un FE promedio de 7,6 ± 1,8 [g/kg], seguida de la
avena con 5,4 ± 1,8 [g/kg] y finalmente pino y pellet comercial, con FE de 1,5 ± 0,57
[g/kg] y 1,3 ± 0,5 [g/kg] respectivamente. Con respecto a las emisiones de SO2 para el pellet de pino resultó de 3,5 ± 1,9 [g/kg], para el pellet de avena de 1,6 ± 0,9 [g/kg],
para el caso de la uva de 0,9 ± 1,1 [g/kg] y para el pellet comercial, con un valor de
0,00013 ± 0,0003 [g/kg].
Con respecto al análisis XRF, se determina que las cenizas de avena presentaron un
contenido importante de SiO2, en un 34,89% y de K2O en un 7,88%, de igual manera las
cenizas de uva presentan K2O con un porcentaje elevado, del 22,07%. Por otra parte, con
respecto al pellet comercial, se concluye que posiblemente sus cenizas están contaminadas
con parte del material que conforma el soporte para la biomasa en la cámara 3CE.
Se concluye que las adaptaciones realizadas a la 3CE resultaron adecuadas para cumplir
con el objetivo de combustionar pellets de forma reproducible con todas las variedades de
biomasa ensayadas. Con respecto a los FE obtenidos para las concentraciones de material
particulado, se identificaron un total de 8 valores atípicos.
Se establece que la consolidación de los pellets es un factor clave en la correcta combustión
de la biomasa, debido a que afecta tanto a las emisiones de partículas, como a las
emisiones gaseosas, generando un aumento de estos contaminantes si es que el material no
se encuentra bien consolidado.
Finalmente se recomienda incorporar a este estudio ciertos parámetros que no pudieron
medirse en esta experimentación, como los FE de CO2 para pellet comercial, medir la
temperatura de llama en estos ensayos con pellet comercial, analizar las cenizas de pino y
conocer la composición elemental completa de las biomasas antes de ser combustionadas.
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Keywords
PELLETS