Download - Combustibles alternatius
COMBUSTIBLES ALTERNATIUS
Oscar Bosch Hernández
Victor Micó Biosca
Laura Ochoa Delgado
Carles Talens Sebastià
Professora:
Isabel Morera Bertomeu
INTRODUCCIÓ
• L’Energia és una necessitat bàsica de la societat actual, i la població augmenta, per tant hi ha un augment del consum.
• La principal font d’energia són els combustibles fòssils. Contaminants, majoritàriament CO2.
• Alternativa: biomassa i hidrogen entre altres.• Diversificar les fonts d’energia reduir el consum energètic.
BIOMASSA
Què és?
Material orgànic d'origen vegetal i animal que pot ser transformat per a generar energia elèctrica, combustibles i productes orgànics.
Tipus:• Biodièsel• Bioalcohols• Biogàs
BIODIÈSEL• Què és? Biocombustible obtés de olis i greixos.
Característiques semblants a les del gasoil. És una alternativa als combustibles fòssils.
• Obtenció: A partir de èsters metílics i de àcids grassos unit a un alcohol (metanol), en presència de catalitzador.
• Procés: transesterificació. Hi ha excés de triglicèrids i glicerina. S'acceptarà el biodièsel que s’ajuste a la norma ASTM PS 121.
Tipus de biodièsel segons la matèria prima utilitzada:• SME (soya methyl ester): éster metílic de oli
de soja o gira-sol.• RME (rape methyl ester): éster metílic de oli
de colza.• PME (palm methyl ester): éster metílic de oli
de palma.• FAME (fatty acid methyl ester): éster metílic de
àcids grassos.
BIODIÈSEL
Producció i aplicacions• Producció extensa per la UE
per a l’automoció, creant gasoil BD-5, BD-30. Utilitzem una mescla ja que el BD-100 es perjudicial per als productes plàstics dels automòbils.
• A més de l’ús com a combustible, també s’utilitza en la industria de lubricants i química orgànica.
BIODIÈSEL
BIODIÈSELAvantatges
• Menys emissions de gasos contaminants
• Biodegradable, no tòxic, lubricant.
• Compatible amb la majoria de motors dièsel.
• Obtingut a partir de font renovable.
• Cultius com matèria prima evita la erosió del sòl.
• Millora l’abastiment de energia regional.
Inconvenients • Menor quantitat d’energia
que el gasoil. Motors no adaptats.
• Es necessari el metanol, derivat del petroli.
• Producció més cara.• Requereix grans
superfícies de cultius.• Cultius de biodièsel poden
competir amb cultius d’alimentació.
BIOALCOHOLMETANOL (CH3OH)
• S’obtenia mitjançant la destil·lació de la fusta. Actualment s’obté mitjançant el gas de síntesi (tema d’alcohols, èters i epòxids)
• S’utilitza en cel·les de combustible i com a combustible alternatiu en vehicles
• Menor ΔH que la gasolina• Alcohol molt tòxic. La seua utilització en vehicles es deguda al
seu alt índex d’octà• Poques emissions de gasos d’efecte hivernacle
BIOETANOL (C2H5OH)
• S’obté a partir de la fermentació de la glucosa• Líquid inflamable i incolor. Alt índex d’octà.• Millors característiques que el metanol (menys tòxic, més soluble
en la gasolina)
BIOALCOHOLS - BIOETANOLAplicacions més importants• Mescla gasolina + bioetanol (10%) = GASOHOL• Mescla gasolina + bioetanol (15%) = E-85• ETBE (etil ter-butil èter), additiu de la gasolina (IO = 120)• Mescla amb additius per a millorar la ignició del dièsel
Avantatges• Una forma d’energia
obtinguda a partir de fonts renovables
• Alt índex d’octà.• Amb gasolina, menors
emissions de gasos contaminants
Inconvenients• Poc rendiment en un
motor d’explosió• Balanç energètic negatiu• Encariment dels cultius
Desforestació
BIOALCOHOLS - BIOGÀSMescla de gasos que es generen en la descomposició de la matèria orgànica (en condicions anaeròbiques)
S’obté de:• Residus d’explotacions ramaderes• Part orgànica dels residus urbans• Residus industrials biodegradables• Fangs de depuració de aigües residuals urbanes
Composició• CH4 (55-70%)• CO2 (35-40%)
• N2 (0,5-5%)• H2S (0,1%)• H2 (1-3%)
AVANTATGES I INCONVENIENTS DEL ÚS DE LA BIOMASSA
Inconvenients:• Processos costosos y
poc competitius en el mercat.
• Grans superfícies de terreny per al cultiu.
• Al potenciar monocultius intensius -> desequilibri ecològic.
Avantatges:• No increment del del
S• Reducció de la
dependència del petroli.
• Aprofitament de residus o excedents agrícoles.
PERSPECTIVES FUTURES PER A LA OBTENCIÓ DE BIOCOMBUSTIBLES
• Per a no interferir el sector alimentari, utilitzar cultius energètics com plantes oleaginoses (Jatrofa).
• Jatrofa: creix en terres àrides, necessitat de poca aigua, suporta temperatures fins els 40ºC.
• Cel·lulosa, molt abundant en la natura, per a la obtenció de etanol.
• Fonts de obtenció de cel·lulosa: residus agrícoles, sòlids urbans, residus forestals…
• Algues: altra font de obtenció de biocombustibles.• Les algues: creixen en aigües residuals o en el mar,
utilitzen CO2 y llum solar per a créixer.• Transformar la biomassa en gas de síntesis: mescla de
hidrocarburs similars a la gasolina.
HIDROGEN
Què és?• Gas molt abundant en la terra
(H2O, hidrocarburs, biomassa, etc.)• No font primària → s’ha d’obtindre.• Gas incolor, inodor, altament inflamable i no
tòxic.
Característiques Hidrogen Gasolina Metà
Poder cal. (KJ/g) 120 43 50
Densitat g (Kg/Nm³) 0,09 - 0,20
Densitat liq (Kg/L) 0,07 0,73 -
Emisions CO2 (mg/kg) 0 80 55
OBTENCIÓ DEL HIDROGEN• Reformat gas natural + vapor d’aigua (76%)
CH2(g) +H2O(g) → CO(g) + 3H2(g)
CO(g) + H2O(g) → CO2(g) + H2(g)
• Electròlisi de l’aigua2H2O(l) + Energia → 2H2(g) + O2
• Producció en automòbil (3 formes):1. CH3OH + ½ O2 → CO2 + 2H2
2. CH3OH + H2O → CO2 + 3H2
3. CH3OH → CO + 2H2
PRODUCCIÓ I APLICACIONS DE L’HIDROGENMatèria prima per a l'industria:• Amoníac• Àcid nítric• Metanol• Industria del refinament
Combustible• 𝐻2+ ½ O2 → H2O (l) + Calor • Molta energia• Viable
Avantatges• Combustible mes net ja
que desprèn aigua.• És el combustible amb
mes energia per unitat de pes.
• Hidrogen i Oxigen produeixen electricitat directament a les cel·les de combustible.
• No és tòxic, ni contaminant.
Inconvenients• No es troba de forma
directa.• Balanç energètic negatiu.• Obtenció liquida molt
costosa (-253ºC).• Mes difícil de transportar
mitjançant gasoductes que altres gasos.
• Emmagatzematge i transport complicat.
• Altament inflamable.
HIDROGEN
CEL·LES DE COMBUSTIBLEDispositius on l’energia alliberada en la combustió es converteix en energia elèctrica.
Cel·la de combustiblehidrogen- oxigen.• Baixa temperatura• Genera un voltatge de 1V
Altres cel·les de combustible• PEM (polimèrica): Temperatures baixes, oxidació del
hidrogen en el ànode, reducció del oxigen en el càtode.• DMFC ( metanol).
CEL·LES DE COMBUSTIBLE
MESURES PER REDUIR GASOS D'EFECTE HIVERNACLE
• Reemplaçar carbó per gas natural.• Augment de la producció energètica que prové de les
instal·lacions solars.• No desforestació mundial.• Augment de la producció de biocombustibles.• Més us de la energia nuclear per a energia elèctrica.• Augment del rendiment dels automòbils.• Adoptar sistemes de captura i emmagatzenament de
diòxid de carboni.• Optimitzar el consum energètic i disminuir l’efecte
hivernacle.