Determinación de la composición del ensuciamiento y las cenizas en calderas de biomasa mediante distintas técnicas de análisis

Resumo

Dentro de las energías renovables, la biomasa resulta una fuente de energía muy interesante para su transformación en energía térmica en calderas de combustión. Sin embargo, uno de los principales inconvenientes de la combustión en las calderas de biomasa es el ensuciamiento que se genera durante su funcionamiento, llamado “fouling”. Esta acumulación de deposiciones, conlleva no solamente a un problema ambiental; sino también, a la reducción de la eficiencia energética en el intercambio de calor de la caldera [1, 2]. Otro de los problemas que acarrea la combustión de biomasa, es la formación de cenizas [1, 2]; tanto las que se expulsan al ambiente como cenizas volantes a través de los gases de salida [3]; como las que permanecen en parrilla. La caracterización y el conocimiento en profundidad de la composición de las cenizas y depósitos; y cómo se ve afectada esta composición por las distintas condiciones de operación de las propias calderas nos permite entender mejor el mecanismo de formación de este ensuciamiento [4] y descubrir las condiciones óptimas en las cuales debe funcionar cada caldera. Muchos autores han dirigido su trabajo en esta línea, implementando distintas medidas para la reducción del “fouling”, mediante el empleo de aditivos y la cocombustión con otro tipo de combustibles [5-8]. Estos mismos autores y otros muchos, han centrado también sus investigaciones en la caracterización composicional de las cenizas y los depósitos procedentes de la combustión de la biomasa, utilizando distintas metodologías para la captación de las partículas y diversas técnicas de análisis para su estudio [3, 5, 6, 9, 10]. Dentro del análisis elemental, una de las técnicas más utilizadas en la actualidad es la microscopía electrónica de barrido (SEM) junto con la técnica de espectroscopía de energía de dispersión de rayos X (EDS) que permiten la observación e identificación de los elementos que componen una muestra, así como su cuantificación; pudiendo discriminar y analizar las áreas de interés de la citada muestra [3-5, 9-12]. También son utilizadas otras técnicas de análisis clásicas, como la fluorescencia de rayos X (XRF) [3], y la espectroscopía de emisión óptica de plasma acoplado inductivamente (ICP-OES), [9, 11]. Para la determinación de compuestos, las técnicas de análisis actualmente más utilizadas son la difracción de rayos X (XRD) [1, 3, 6, 12] y la espectroscopía de infrarrojos (FT-IR) [6, 11, 12]. A través de la aplicación de algunas de las técnicas de análisis anteriores en el estudio de la composición del ensuciamiento y las cenizas, se obtendrán resultados en cuanto a elementos y compuestos que forman cada muestra; lo cual nos permitirá concluir qué técnicas son las idóneas en función de las condiciones y los objetivos de cada investigación, y qué elementos y compuestos presenta el ensuciamiento y las cenizas en función de los distintas zonas y los diferentes parámetros de operación de la caldera.