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Reactor de oxicombustión recibe patente de la SIC

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La nueva tecnología mejora la manera de realizar un proceso de combustión (generación de energía térmica en forma de gases calientes), utilizado por varios sectores de la industria –como cementeras, de producción de vidrio o elaboración de pisos térmicos–, y facilita la captura del dióxido de carbono (CO2) que se libera.

La protección para el “Sistema de oxicombustión recirculante, reactor de oxicombustión y método de operación del mismo” le fue otorgada por la Superintendencia de Industria y Comercio (SIC) a la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) en cotitularidad con la Universidad de Antioquia, y estará vigente hasta 2037.

La invención busca constituirse en una solución para mitigar la liberación de dióxido de carbono (CO2) que se genera durante la quema de combustibles sólidos –como el carbón– o el biochar, lo cual representa una preocupación ambiental.

La oxicombustión propuesta es el proceso de quemar carbón utilizando una mezcla de oxígeno y gases de combustión recirculados en vez de aire. Como el nitrógeno que compone el aire no se utiliza, se reduce el consumo de combustible, y además permite capturar el CO2, lo cual se considera una tecnología de combustión avanzada.

Así lo explica el ingeniero Carlos Andrés Gómez Gutiérrez, participante en el estudio y quien forma parte de la Red de Investigación e Innovación en Combustión Avanzada de Uso Industrial (Incombustión), en la cual interviene la UNAL Sede Medellín.

Lo que hizo el equipo inventor fue cambiar materiales sólidos como el carbón, o elementos como el nitrógeno (que convencionalmente se usan para realizar la combustión), por aire enriquecido con oxígeno.

El reactor diseñado tiene en su interior un medio de alimentación de carbón y de conexión, una cámara de distribución de gases y mangueras de entrada de estos, malla intercambiable, un dispositivo de separación de cenizas, medidores de temperatura, presión y composición de gases y otro dispositivo para su recirculación.

“En esencia, el funcionamiento es como si se cocinara en una olla: se adiciona carbón, una cantidad determinada de aire enriquecido con oxígeno, o solo oxígeno, para que las partículas se suspendan formando un lecho fluidizado y se da la oxidación o quema. Luego las partículas que no reaccionan van a un ciclón donde se hace una limpieza y se devuelven al reactor”, explica el investigador Gómez.

“La ventaja es que podemos regresar al equipo una partícula sólida que se escape sin procesar o reaccionar. Al hacer la combustión con oxígeno o aire enriquecido, con poco nitrógeno o sin este; la mayoría de los productos son agua y CO2. El aguase puede condensar y el gas contaminante se captura fácilmente”, explica el profesor Farid Chejne Janna, del Departamento de Procesos y Energía de la Facultad de Minas de la UNAL Sede Medellín.

Para entender las bondades del método desarrollado, el docente habla sobre uno de los inconvenientes del nitrógeno: “roba energía, baja la temperatura de la llama y dificulta la captura del gas de efecto invernadero. Además, el nitrógeno escapa del horno como gas caliente. En los peores casos se pueden dar pérdidas de energía de hasta el 30 %”.

“Para establecer la idoneidad de la metodología se realizaron pruebas con distintas cantidades de partículas de carbón y oxígeno, y se estableció que para la capacidad del reactor se requieren entre 25 y 35 kg de oxígeno”.

El reactor de oxicombustión está construido en acero, tiene un aislamiento en un material cerámico especial, está ideado para 15 kg/h, y por lo general emplea temperaturas entre 600 y 900 °C e incluso más, según las relaciones aire-combustible.

Por otra parte, y acerca de la innovación, el investigador Gómez indica que “al revisar la literatura encontramos Servicios al usuario Reportes de reactores similares, por lo cual trabajamos en uno distintivo. La principal innovación del reactor es la opción de extraer cenizas, una función que por lo general no desempeñan estos equipos especializados. Esta característica también permite identificar la composición química de las cenizas a lo largo del reactor, y por ende monitorear la eficiencia del equipo.

Uno de los pilares del Grupo de Investigación Termodinámica Aplicada y Energías Alternativas (Tayea), del Departamento de Procesos y Energía de la Facultad de Minas, del cual forman parte los investigadores de la UNAL Sede Medellín que trabajaron en el proyecto, es “tratar de que los desarrollos no se queden en el papel ni en laboratorio, por eso los llevamos a la industria”, cuenta el ingeniero Gómez.

Por su parte, el profesor Chejne comenta que “la protección de la SIC es una demostración de que la Universidad está haciendo su tarea y generando cosas dignas de ser patentables”.

Además de los investigadores Chejne y Gómez, entre los investigadores figuran Javier Ordóñez, Diana López, Yuli Betancur, Carlos Valdés, Juan Guillermo Restrepo, Juan Carlos Maya, Javier de la Cruz y Astrid Elena Sánchez Pino.

Conoce más proyectos y contacta a los investigadores a través del sitio web de la División de Extensión sede Bogotá o mediante el correo deb_bog@unal.edu.co.
 

Fuente

  • Contenido elaborado por KGG/MLA/LOF, el 11 de marzo de 2022 en la Agencia de Noticias de la Universidad Nacional de Colombia. Consulta los detalles en este enlace.
  • Foto de portada: retrato de un joven trabajador con un casco en una gran fábrica, standret, Freepik.es, Licencia gratis para uso personal o comercial con atribución.
     

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