Briquetas: la necesidad del momento

A medida que aumenta la población mundial hay un aumento en el consumo y el nivel de vida, eventualmente también aumenta la demanda de energía para satisfacerlo. La demanda neta de energía no puede satisfacerse con la tecnología energética convencional que utiliza sólo unos pocos recursos locales.

Todos los sectores de la economía india, como la agricultura, la industria y el transporte, necesitan aportes de energía para el progreso y la prosperidad de la nación y las sociedades. La energía es la piedra angular del desarrollo económico y social. Como resultado, el consumo de energía en todas sus formas ha aumentado constantemente en todo el mundo.

El uso de energía convencional como el carbón, el petróleo y la electricidad ha aumentado enormemente en los últimos 25 años en las economías de la ASEAN. India es el sexto mayor consumidor de energía del mundo y consume aproximadamente el 3 por ciento de la energía total del mundo al año. Sin embargo, la energía basada en biomasa satisface una fracción importante de la demanda de energía en las zonas rurales de la mayoría de los países en desarrollo, incluida la India. India produce casi 350 millones de toneladas de desechos agrícolas al año (Naidu, 1999). Los principales residuos son torta de estiércol de vaca, cáscara de arroz, cáscara de café, médula de fibra de coco, bagazo de caña de azúcar, desperdicios de caña de azúcar, varas de yute, vainas de algodón de seda, cáscaras de maní, tallos de mostaza y tallos de algodón.

La biomasa como fuente de energía está ganando importancia como fuente renovable y además se está fortaleciendo ya que la agricultura del país es una de las principales fuentes de la economía india. El uso de biomasa para energía térmica es antiguo, pero el uso de “biomasa moderna” (que implica un proceso de combustión limpia) es más reciente. En las últimas tres décadas, se desarrollaron varios proyectos basados ​​en biomasa financiados por MNRE en el país para generar calor o energía de alta calidad. En este contexto, es necesario que la evaluación de la disponibilidad de biomasa se realice teniendo en cuenta los usos actuales en las prácticas tradicionales existentes y las necesidades socialmente esenciales, como forraje, combustible doméstico, techos de paja y estiércol.

La biomasa ha sido una de las principales fuentes de energía para la humanidad desde los albores de la civilización, aunque su importancia disminuyó tras la expansión del uso del petróleo y el carbón a finales del siglo XIX. Alrededor de 120-150 millones de toneladas métricas al año de biomasa producida a partir de residuos agrícolas y forestales, correspondientes a un potencial de unos 16.000 MW.

Las plantas briquetadoras se han instalado en la India desde mediados de los años 90, la mayoría de ellas autofinanciadas y hacen excelentes negocios, especialmente en las regiones occidental y meridional. Una estimación aproximada dice que unas 50.000 toneladas de briquetas son consumidas anualmente sólo por la industria del té en el estado de Tamil Nadu, y 20.000 toneladas por la Indian Tobacco Company en el estado de Karnataka.. En promedio, una típica planta briquetadora de matriz y punzón (capacidad estándar de 750 kg/h para aserrín) produce entre 250 y 300 toneladas por mes, lo que alcanza un precio de mercado entre 1.800 y 2.500 rupias por tonelada (inclusive). del coste de transporte) por tonelada. El margen de beneficio es tan bueno que el período de recuperación es de 12 meses. Las briquetas, cuando se reemplazan por leña y carbón, proporcionan un ahorro directo de costos de combustible del orden del 25 al 30 por ciento, ya que la eficiencia de la combustión mejora notablemente. Además de estos ahorros directos, se encuentran los beneficios de un fácil transporte, manipulación y almacenamiento durante las temporadas de lluvias, además de ahorrar mano de obra para cortar la leña. Estas plantas de troquelado y punzonado han demostrado su viabilidad y rápido rendimiento (Babu, 2001).

El carbón vegetal es un combustible tradicional ampliamente utilizado en muchos países en desarrollo para satisfacer las necesidades domésticas básicas, que es necesario eliminar para conservar los bosques y la vida silvestre. Se considera el mejor combustible para la mayoría de las cocinas tradicionales en muchas áreas y se prefiere en las áreas urbanas debido a que no produce humo. India tiene 247 mil millones de toneladas de reservas de carbón fósil, de las cuales sólo 52,24 mil millones de toneladas son reservas extraíbles. Durante el décimo plan, la demanda de carbón fue de 332 millones de toneladas, mientras que 301 millones de toneladas estaban disponibles y 31 millones de toneladas era la escasez. Esta escasez será de 87 millones de toneladas durante el duodécimo plan de Maharashtra. La Agencia de Desarrollo Energético ha autorizado hasta el momento 36 proyectos de energía basados ​​en biomasa con 336 MW de capacidad y se espera que la energía generada por estos proyectos esté disponible en fases en un período de tres años.

Se ha estimado que entre 110 y 150 millones de toneladas de residuos de cultivos sobran de su utilización actual como alimento para el ganado, materia prima para la construcción e industria y como combustible industrial. Debido a su naturaleza heterogénea, el material de biomasa posee densidades aparentes inherentemente bajas y, por lo tanto, es difícil manejar de manera eficiente y económica grandes cantidades de biomasa. Por lo tanto, se incurre en grandes gastos durante el manejo de materiales, transporte, almacenamiento, etc. El transporte tuvo el segundo costo más alto al considerar todos los factores, cuando la planta de energía de biomasa funcionó a plena capacidad (Kumar et al.2003). Se observa que el costo del transporte aumentará a medida que aumente el tamaño de la central eléctrica. Para combatir los aspectos negativos del manejo de la biomasa a granel, se requiere esencialmente una densificación. Si dichos residuos de cultivos se convierten en briquetas, pueden proporcionar una fuente enorme y confiable de materia prima para la conversión termoquímica (Anónimo, 2002).

Muchos países en desarrollo producen enormes cantidades de residuos agrícolas, pero se utilizan de manera ineficiente y provocan una gran contaminación del medio ambiente. Los principales residuos son la cáscara de arroz, la cáscara de café, la médula de fibra de coco, las ramas de yute, el bagazo, las cáscaras de maní, los tallos de mostaza y los tallos de algodón. El aserrín, un residuo de la molienda, también se encuentra disponible en grandes cantidades. Aparte de los problemas de transporte, almacenamiento y manipulación, la quema directa de biomasa suelta en parrillas convencionales se asocia con una eficiencia térmica muy baja y una contaminación atmosférica generalizada (Grover y Mishra, 1996).

Según una encuesta realizada por el gobierno central, el potencial de generación de energía a partir de residuos agrícolas es de 16.000 MW en el país y de 781 MW en Maharashtra. Un producto densificado de alta calidad es esencial para garantizar que no se mitiguen los efectos positivos de la densificación; por lo tanto, a menudo se añaden agentes aglutinantes artificiales a la biomasa predensificada para mejorar la calidad de las briquetas. Los estudios han demostrado que diferentes tipos de biomasa se unen bien sin el uso de agentes aglutinantes artificiales. Estas materias primas poseen un agente aglutinante natural que les permite exhibir cualidades preferenciales después de la densificación. Por lo tanto, se requiere un diseño eficiente y un sistema de densificación rentable que mejore la viabilidad de la densificación de biomasa para la producción de piensos, productos químicos y energía. Se dispone de abundante información sobre los combustibles de madera, pero no se han desarrollado datos completos sobre otros tipos de combustible de biomasa o briquetas de biomasa. Como tal, la conversión de la biomasa disponible en densificación es una tarea difícil y se necesita una investigación exhaustiva para desarrollar una tecnología simple y rentable que sea fácilmente accesible para los agricultores para convertir la biomasa residual en energía valiosa para obtener retornos adicionales para hacer de la agricultura una empresa productora de energía.

Briquetas:

Una briqueta es un bloque comprimido de polvo de carbón u otro material de biomasa combustible como carbón, aserrín, astillas de madera, turba, cáscara de arroz, etc.

Tipos de briquetadoras:

Máquina briquetadora tipo extrusora de prensa de tornillo

Máquina briquetadora tipo prensa de pistón hidráulica

Máquina briquetadora tipo prensa de pistón mecánica

1. Máquina briquetadora tipo extrusora de prensa de tornillo:

La máquina briquetadora tipo extrusora con prensa de tornillo consta de un motor impulsor, un tornillo, una matriz, una tolva y un sistema de transmisión de potencia. La polea y la correa se utilizan para transmitir potencia del motor al tornillo. La materia prima se alimenta a las tolvas, que la transportan al tornillo por gravedad. El material es empujado hacia adelante debido a la geometría del tornillo. A medida que se empuja el material, se comprime y el material comprimido sale del molde en forma de briquetas.

2. Máquina briquetadora tipo prensa de pistón hidráulico:

El principio de funcionamiento es básicamente el mismo que el de la prensa de pistón mecánica. La diferencia es que la energía al pistón se transmite desde un motor eléctrico a través de un sistema de aceite hidráulico de alta presión. De esta forma, la máquina puede resultar muy compacta y ligera, ya que las fuerzas se equilibran en el cilindro de presión y no a través del bastidor. El material se alimenta delante del cilindro de prensa mediante un cilindro de alimentación que a menudo precompacta el material con varias carreras antes de presurizar el cilindro principal. Toda la operación está controlada por un programa que puede modificarse según el material de entrada y la calidad deseada del producto. La velocidad del cilindro de la prensa es mucho más lenta con la acción de la prensa hidráulica que con la mecánica, lo que da como resultado rendimientos notablemente más bajos.

3. Máquina briquetadora tipo prensa de pistón mecánica:

Un pistón alternativo empuja el material hacia una matriz cónica donde se compacta y se adhiere contra el material que queda en la matriz de la carrera anterior. Se permite una expansión y enfriamiento controlados de la briqueta continua en una sección posterior a la matriz real. La briqueta que sale de esta sección está todavía relativamente caliente y frágil y necesita una longitud adicional de pista de enfriamiento antes de poder romperse en pedazos de la longitud deseada.

Beneficios de las briquetas:

La compactación de residuos de biomasa en briquetas reduce el volumen 10 veces, lo que hace que sea mucho más fácil de almacenar y transportar que los residuos de biomasa sueltos. El tamaño y la forma de las briquetas facilitan su almacenamiento.

El proceso de compresión permite que las briquetas se quemen durante mucho más tiempo que si estuvieran sueltas en su estado original.

Dependiendo del material base, producen poca o ninguna ceniza volante. Además, las briquetas no emiten gases ni productos químicos tóxicos como el azufre.

La biomasa es el componente principal en la producción de briquetas. Entonces, ¿de dónde obtenemos esta biomasa? Mire a su alrededor y verá un montón de materiales de biomasa aquí, allá y en todas partes.

.Dado que las briquetas pueden fabricarse en el país a partir de desechos vegetales y animales, su producción es menos costosa y, por tanto, se venden a precios más bajos.

Las briquetas utilizan materiales orgánicos que son comunes y renovables. Por lo tanto, tenemos garantizada la sostenibilidad de dicha fuente de combustible.

Estas unidades de fabricación de briquetas podrían establecerse en grupos de aldeas en función de misiones para reducir el costo del transporte de biomasa voluminosa, es decir. residuos de cultivos, basura de caña de azúcar, tallos de algodón, aserrín, cáscaras de arroz, ramas podadas y hojas de árboles frutales, etc. Esto permitirá proporcionar ingresos adicionales a los agricultores y al mismo tiempo convertir la biomasa que de otro modo se desperdiciaría/carbonizaría en valiosas briquetas energéticas para mitigar en la misma medida la crisis energética.

Autores -

Prof. AD Chendake

(Facultad de Ingeniería Agrícola Shivshankar, Mirajgaon, Ahmednagar)

Dr. SB Patil

(Dr. DY Patil - Facultad de Ingeniería y Tecnología Agrícola, Talsande, Kolhapur)