Información de la Carbonilla

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¿Qué es la carbonilla?

La carbonilla es un coproducto significativo del proceso de pirólisis, con propiedades similares a las del coque. A 23–32 GJ por tonelada, la carbonilla de pirólisis tiene un mayor valor calórico que muchos grados de carbón. Al igual que el BioOil y el BioOil Plus, también es un combustible “ecológico” con balance neutro de CO2. La carbonilla se produce y transporta como polvo fino. La densidad de la carbonilla es de aproximadamente 250 kg/m3 para todas las materias primas excepto la madera blanca, que es sustancialmente superior. La carbonilla se recolecta en 2 ciclones colocados en serie. La densidad de la carbonilla secundaria resultó ser aproximadamente un 30% mayor que la de la carbonilla primaria. Este dato no se incluye entre las densidades de carbonilla que se detallan más adelante, dado que el sistema secundario sólo produce entre 1,5 y 2% de la recolección total de carbonilla.

Las características físicas de la Carbonilla varían según el tipo de alimentación y la fineza de la alimentación. Generalmente, la distribución del tamaño de las partículas de Carbonilla puede ser 100% < 2 mm, 95% < 1 mm y 60% < 0,5 mm.

Al mezclar el BioOil con la carbonilla, el BioOil puede recoger de 5 a 10 % de la carbonilla por peso y continuar siendo lo suficientemente fluido para el transporte. Al 30 %, habrá suficiente carbonilla como para “secar” el líquido.

Propiedades de la carbonilla y comparación con los combustibles sólidos convencionales

Tabla 1: Análisis final de los diferentes carbones (% por peso): carbonilla de madera

Carbón	Carbón	Hidrógeno	Azufre	Nitrógeno	Ceniza	Btu/lb
Pennsylvania	65.8	4.6	2.3	1.4	19.8	11,818
Ohio	64.2	5	1.8	1.3	16	11,478
West Virginia	72.1	4.8	1	1.4	11.7	12,643
Kentucky	70.9	5.1	2.3	1.5	9.8	12,100%7
Illinois	73.7	5.1	2.3	1.6	7.9	13,192
Biomasa
Douglas Fir	52.3	6.3	0	0.1	0.8	9,069
Nogal Americano	47.67	6.49	0	0	0.73	8,690
Arce	50.64	6.02	0	0.25	1.35	8,599
Pino ponderosa	49.25	5.99	0.03	0.06	0.29	8,625
Turba	54.81	5.38	.11	.89	3.00	9,478
Álamo	51.64	6.26	0	0	0.65	8,939
Carbonilla Dynamotive	100%-78	3-4	-	<0.3	5-12	12,000-13,000

Tabla 2: Composición de carbonilla de los residuos de madera blanca

Parámetro	Rango típico
Contenido de humedad (peso %)	<2
Contenido volátil (peso %)	16-23
Valor calórico (btu/lb)	12,000-13,000
Valor calórico (GJ/tonelada)	28-30
Tamaño de partícula (mm)	<1
Punto de inflamación (ºF)	400

Tabla 3: Análisis del contenido de cenizas en la carbonilla (Contenido típico de cenizas: ~ 7%)

Metales contenido de cenizas en la carbonilla	mg/L en Mezcla	% en Cenizas	ppm en Cenizas
Ag Plata	<0.02
Al Aluminio	23	0.43	4,284
As Arsénico	<.02
B Boro	0.15	0.003	28
Ba Bario	1.5	0.03	279
Be Berilio	<0.01
Bi Bismito	<0.05
Ca Calcio	144	2.68	26,821
Cd Cadmio	<0.02
Co Cobalto	0.02	0.0004	4
Cr Cromo	0.79	0.01	147
Cu Cobre	0.14	0.03	26
Fe Hierro	44	0.82	8,195
K Potasio	13	0.24	2,421
Li Lithio	0.01		0
Mg Magnesio	28	0.52	5,215
Mn Manganeso	6.2	0.12	1,155
Mo Molibdeno	<0.02
Na Sodio	5.9	0.11	1099
Ni Níquel	0.07	0.001	13
PFósforo	6.7	0.12	1,248
Pb Plomo	<0.02
S Azufre	3.8	0.07	708
Sb Antimonio	<0.02
Se Selenio	<0.02
Si Silicio	11	0.20	2,409
Silicatos		85.0	850,000
Sn Estaño	<0.05
Sr Estroncio	0.56	0.01	104
Ti Titanio	1.2	0.02	224
Tl Talio	<0.05
V Vanadio	0.07	0.001	13
Zn Cinc	0.50	0.01	93

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Ensayo de combustión: Quemador sólido Onix, Montpellier OH

Ensayo de combustión de carbonilla - Onix

El ensayo se inició quemando madera y calentando la cámara de combustión hasta los 1700 °F (927 °C). La duración del ensayo fue de 3 horas para la madera y 1,5 horas para la Carbonilla, el primer día. Al día siguiente se repitió el ensayo. Ambos días, el suministro de alimentación de la cámara de combustión funcionó correctamente y no presentó problemas. El escape de vapor que salía de la cámara de combustión en ambos ensayos tenía una apariencia transparente, sin humo ni chispas.

Se observó que el flujo de Carbonilla sólida ingresaba a la cámara de combustión de manera ciclónica. En la parte inferior de la cámara se observó acumulación de cenizas.

Las emisiones de escape resultaron ser bajas para el NOx y el CO: 75 y 2 PPM, respectivamente. La carbonilla utilizada para este ensayo tenía un alto contenido de ceniza (22,8 %) y humedad (27%); por lo tanto, el valor calórico resultó muy bajo (7608 btu/lb). (Cabe destacar que el valor calórico alto (HHV) de la Carbonilla promedio anteriormente mencionada es de aproximadamente 13100 btu/lb.)

Tabla 4: Datos del ensayo de quema de carbonilla en quemador sólido Onix

Fecha: 9 de noviembre de 2006

Concentración de la emisión
Oxígeno %	11.7	11
CO ppm	2	2
CO2 %	9	9.7
NO ppm	73	75
NO2 ppm	0	0
NOx ppm	73	75
CO ppm a (O2 = 15%)	2	1
NO ppm a (O2 = 15%)	47	45
NO2 ppm a (O2 = 15%)	0	0
NOx ppm a (O2 = 15%)	47	45
Tasa de emisión (kg/h)
CO (kg/hr)	0.0018	0.0018
NO (kg/hr)	0.0716	0.0736
NO2 (kg/hr)	0	0
NOx (kg/hr)	0.0716	0.0736
Tasa de emisión (kg/GJ)
CO (kg/GJ)	0.0012	0.0012
NO (kg/GJ)	0.0480	0.0493
NO2 (kg/GJ)	0	0
NOx (kg/GJ)	0.0480	0.0493

Los gases de escape que salen de la chimenea son transparentes y no presentan humo

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Aplicaciones presentes y futuras de la carbonilla

En su fase inicial, la carbonilla se utiliza como sustituto directo o incremento de los combustibles fósiles para producir calor de proceso y energía en las aplicaciones y los mercados que se describen a continuación.

Producción de BioOil en una planta de pirólisis

La carbonilla puede utilizarse como sustituto de otros combustibles industriales para producir el calor necesario para el secado de materia prima y/o proporcionar calor al reactor de pirólisis.

Aserraderos

La mayoría de los aserraderos tienen hornos secadores de madera que se utilizan para secar la madera verde antes de enviarla a los clientes. Los hornos secadores de madera se alimentan con gas natural o con residuos de madera. Los residuos pueden sustituirse con carbonilla.

Generación de energía

Otra opción de generación de energía es quemar carbonilla en una caldera de energía que produce vapor adicional para la generación de calor y/o energía. El valor de la carbonilla en estas aplicaciones depende del precio commodity del combustible desplazado. Fabricación de briquetas/peletización La carbonilla puede utilizarse como materia prima para la fabricación de briquetas/pellets de carbonilla. Royal Oak probó la carbonilla de Dynamotive y descubrió que las briquetas funcionan correctamente.

Cemento

Las plantas de cemento generalmente utilizan carbón o gas natural para calentar sus hornos de cal. En lo que respecta a esta aplicación de la carbonilla, la minimización de los costos de transporte da como resultado el mejor retorno financiero, a la vez que produce sustanciales beneficios asociados con el carbón. Se trata del caso específico en el que el uso corriente de la energía implica un alto consumo de carbón.

Generación de energía térmica

La alimentación de biomasa con carbón es una estrategia cada vez más utilizada a fin de reducir las emisiones de las empresas de servicios que utilizan carbón. Dado que la carbonilla tiene CO2 neutro y casi no contiene azufre, las emisiones se reducen en forma proporcional a la cantidad de carbón que se reemplaza en la caldera de energía. La minimización de los costos de transporte se traducirá nuevamente en un mayor retorno financiero para la carbonilla en esta aplicación, a la vez que posibilitará una reducción significativa de las emisiones. Fertilizante de bicarbonato de amonio (NH4HCO3)

El simple hecho de enterrar el carbón vegetal es beneficioso. El agregado de hasta un 10% de carbón vegetal incrementa la fertilidad de la mayoría de los suelos y, si se agrega nitrógeno al carbón vegetal, se convierte en un fertilizante mucho más eficaz. Por medio del proceso Eprida ECOSS se descubrió que la combinación de amoníaco (NH3), dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O) en presencia de carbón vegetal, formará un bicarbonato de amonio (NH4HCO3) sólido en los poros del carbón vegetal.

Por ejemplo, el carbón vegetal de cascarilla de arroz puede mejorar el rendimiento de los cultivos entre un 10 y un 40 % dado que:

1. El carbón vegetal de cascarilla de arroz incrementa el pH del suelo.
2. Mejora la aireación de la zona de las raíces de los cultivos.
3. Mejora la capacidad de retención del agua de la tierra.
4. Incrementa el nivel de K y Mg intercambiables.

Oportunidades en el mediano y largo plazo.

Además de las aplicaciones que se describen anteriormente, la carbonilla puede ser una buena materia prima para aplicaciones de más valor que requerirán de mayor desarrollo. Entre ellas se incluyen:

Carbón activado

La biocarbonilla no porosa puede convertirse en carbonilla activada altamente porosa mediante un simple tratamiento a temperatura elevada (>500 °C) para producir carbón activado de amplia superficie (> 1000 m2/g).

El carbón activado se utiliza en una gran cantidad de sistemas de purificación y filtración como los sistemas de tratamiento de aguas municipales e industriales. En la actualidad, Dynamotive ha realizado ensayos de investigación satisfactorios de la carbonilla de pirólisis en la Universidad de Saskatchewan, Canadá.

Tabla 5: Análisis de la superficie y la porosidad de muestras de carbonilla activada y no activada (virgen)

Identif. de la muestra	Superficie, m2/g		Volumen del poro, cc/g		Poro promedio	Carbonilla
	Total	Microporo	Total	Microporo	Diámetro, Ǻ	Rend, % peso
Virgin Char	1.6	1.6	0.001	0.001	-	-
AC800, 1.5h,150,2:1	805	390	0.65	0.18	24.12	31.45
AC800 Ch***,1h,R1	1400	926	0.69	0.43	14.55	64

Pellets de carbonilla

La carbonilla puede utilizarse como materia prima para la fabricación de pellets de combustible para ser utilizados en Europa en los mercados de calefacción residencial e industrial. Este mercado actualmente recibe productos de pellets de madera fabricados en Canadá, EE.UU. y la UE. Los pellets de combustible obtenidos a partir de carbonilla tendrían una densidad de energía mayor que los pellets de madera.

Producción de gas de síntesis/Gasificación

Los combustibles convencionales de transporte líquido como el diesel y la gasolina se producen con carbón. Pero cabe destacar que la biomasa es la única fuente de carbón renovable. Si bien el hidrógeno se promociona como el combustible para transporte de largo plazo, requiere una infraestructura de distribución totalmente nueva y nuevos motores, por ejemplo, celdas de combustible. Llevaría muchos años implementar estos cambios. En el corto plazo, sería mucho más fácil reemplazar simplemente los combustibles convencionales por combustibles equivalentes hechos con biomasa proveniente del carbón.

Actualmente, existe un único modo viable de convertir biomasa integral en combustibles hidrocarburos que consiste en la gasificación, seguida de la conversión a líquidos Fischer-Tropsch, proceso conocido como BTL (biomasa-a-líquidos). Los combustibles alternativos de biomasa como el etanol y el biodiesel sólo utilizan una fracción de la biomasa total de la planta.

Para ser económicamente viables, las plantas de síntesis de combustible deberán operar a gran escala (requerirán miles de toneladas de biomasa por día). Esto traería aparejado altos costos de transporte de grandes cantidades de biomasa, que es un recurso intrínsicamente diluido. Dynamotive considera al BioOil como un producto intermedio clave en la conversión de biomasa a hidrógeno o gas de síntesis dado que la reducción del volumen asociada con la conversión de biomasa a BioOil, BioOil Plus y carbonilla conlleva una significativa reducción de los costos de transporte y almacenamiento.

El BioOil, el BioOil Plus y la carbonilla pueden ser la materia prima adecuada para la producción de gas de síntesis con BTU medio o alto por medio de la gasificación con vapor. En la Universidad de Saskatchewan se realizaron experimentos satisfactorios en laboratorio, en colaboración con los laboratorios de NRCan y CANMET. Además, en septiembre de 2005, Dynamotive, Future Energy y FZK (instituto de investigaciones de Alemania) realizaron exitosos ensayos de gasificación sobre BioOil/Lechada de carbonilla (con un contenido de 30% de carbonilla).

Acero/Metalurgia

La carbonilla puede ser un sustituto adecuado para el carbón antracita de alto valor calórico, que generalmente se utiliza en aplicaciones metalúrgicas como la producción de hierro. Es necesario desarrollar/obtener una definición de las propiedades físicas críticas del carbón metalúrgico y refinar o acondicionar la carbonilla para que cumpla con los requerimientos de la industria. Se debe profundizar la investigación sobre esta aplicación.

Negro de humo

El negro de humo es una forma purificada de carbón con diversas aplicaciones, entre ellas: tintas para impresoras de chorro de tinta y fabricación de neumáticos. A los efectos de poder competir en este mercado se requerirá mayor procesamiento/acondicionamiento de la carbonilla de pirólisis.

Créditos por reducción de gas invernadero

El reemplazo del combustible fósil por Carbonilla también generará créditos por la reducción de emisiones de gases de invernadero. Estos créditos posteriormente pueden canjearse por medio de los sistemas de canje o los mecanismos internacionales dispuestos por el protocolo de Kyoto. La cantidad y el valor de estos créditos dependerá del tipo de combustible fósil que esté desplazando el BioOil y del lugar de canje de los créditos.

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Manipulación de la carbonilla

Temperatura de almacenamiento y transporte

La carbonilla es un sólido inflamable y clase 4.2 TDG de productos peligrosos. La carbonilla contiene de 18 a 30 % por peso de componentes volátiles orgánicos.

La carbonilla se obtiene en segundos en el reactor y se extrae rápidamente por medio de ciclones. Luego, y por último, se enfría a aproximadamente 40 °C. No es térmicamente estable: la carbonilla pirolítica y la carbonilla pirofórica recién producidas pueden incendiarse espontáneamente y producir fuego de rescoldo cuando se las expone al aire y/o al oxígeno.

Este calentamiento espontáneo se relaciona con dos procesos: la absorción de agua de la carbonilla seca y la absorción química de oxígeno. Ambos procesos son reacciones exotérmicas. Cuando se expone a la atmósfera, la carbonilla seca absorberá rápidamente vapor de agua y oxígeno, se calentará e inflamará si no se la enfría. El oxígeno es absorbido por la superficie de la carbonilla y reacciona químicamente con las moléculas orgánicas que se encuentran en el interior de la carbonilla. Esta reacción puede liberar aproximadamente 120 MJ por kg-mol de oxígeno. Dado que las tasas de oxidación prácticamente se duplicarán con cada incremento de 10 ºC de temperatura, el calor, si no se disipa, iniciará un proceso de oxidación acelerado y hará que la temperatura de la carbonilla aumente progresivamente hasta que la carbonilla se inflame espontáneamente.

Por lo tanto, existe un peligro potencial cualquiera sea el lugar de almacenamiento o transporte de la carbonilla. El calor de la absorción de agua por la carbonilla seca puede liberar aproximadamente 20 MJ por kg-mol de agua. Este “calor de humidificación” incrementa la temperatura de la carbonilla provocando un incremento en la oxidación del carbón.

Para estabilizar la carbonilla almacenada:

1. Se puede humedecer la carbonilla completamente
2. Se puede desactivar la carbonilla mediante un proceso complejo por medio del flujo de gas, controlando cuidadosamente la temperatura y el contenido de oxígeno
3. La carbonilla se desactiva con el paso del tiempo

Transporte de la carbonilla

Actualmente, Dynamotive está estudiando las diferentes alternativas para resolver las dificultades de transporte de la carbonilla relativas a sus propiedades de autoinflamación.

Hoja de Datos de Seguridad de Materiales de la carbonilla

INGREDIENTES PELIGROSOS:

Ingredientes	Número de registro CAS	Concentración (%-peso/peso)
Carbón	7440-44-0	de 60 a 75 %

PREPARATION INFORMATION:

INFORMACIóN DE ELABORACIóN:

Casa Matriz en Canadá

Angus Corporate Centre
1700 West 75th Avenue
Suite 230
Vancouver BC
Canada V6P 6G2

(604) 267-6000	Teléfono
1-877-863-2268	Linea Gratuita
(604) 267-6005	Fax
info@dynamotive.com	Correo Electrónico

Dynamotive US, Inc.

1655 North Fort Myer Drive
Suites 702 - 704
Arlington, Virginia
U.S.A. 22209

(703)248-2612	Teléfono
(703) 248-2615	Fax
info@dynamotive.com	Correo Electrónico

IDENTIFICACIóN DEL PRODUCTO:

Fabricante	Números de teléfono de emergencia:
Casa Matriz en Canadá Angus Corporate Centre 1700 West 75th Avenue Suite 230 Vancouver BC Canada V6P 6G2 (604) 267-6000 Teléfono 1-877-863-2268 Linea Gratuita (604) 267-6005 Fax info@dynamotive.com Correo Electrónico Dynamotive US, Inc. 1655 North Fort Myer Drive Suites 702 - 704 Arlington, Virginia U.S.A. 22209 (703)248-2612 Teléfono (703) 248-2615 Fax info@dynamotive.com Correo Electrónico	Dynamotive (604) 267-6000 CANUTEC (24 horas) (613) 996-6666

Nombre del producto:	Carbonilla pirolítica
Familia química:	Carbón
Nombre químico: :	Carbón
Fórmula:	C
Sinónimos:	Carbón de madera
Número UN:	UN1361
Nombre de transporte TDG:	Carbón, origen vegetal
Clasificación TDG:	Clase 4.2, Grupo de envasado II

DATOS FíSICOS:

Estado físico:	Granular o polvo fino
Color:	Negro
Olor:	Olor a material carbonizado
Contenido volátil (peso %):	18 - 30
Contenido de ceniza (peso %):	1 - 25
Contenido de carbón (peso %) :	60 - 75
pH:	No disponible
Solubilidad en agua:	Insoluble
Densidad aparente:	250 - 350 kg/M3
Presión de vapor::	No disponible
Densidad de vapor:	No disponible

PELIGRO DE INCENDIO Y EXPLOSIóN:

Clasificación WHMIS:	Clase B, División 4, Sólidos inflamables
Peligros inusuales de incendio/explosión:	La concentración mínima de explosión es 0,055 kg/M3 de polvo de carbonilla. La carbonilla pirolítica recién producida puede sufrir autoinflamación o calentamiento espontáneo cuando se la expone al aire y/o al oxígeno.
Punto de inflamación:	No aplicable.
Temperatura de autoinflamación:	200 °C para carbonilla nueva y 400 °C para carbonilla envejecida.
Medio de extinción:	Pulverización de agua o espuma.
Importante:	No aplique grandes pulverizaciones sólidas de agua o espuma ya que se podrían levantar nubes de polvo y provocar incendios repentinos.
Productos de combustión peligrosa:	Monóxido de carbono.

DATOS DE REACTIVIDAD:

Estabilidad:	Estable en condiciones de uso y almacenamiento normales.
Polimerización peligrosa:	No sucederá.
Incompatibilidades:	Oxidantes
Condiciones de inestabilidad:	Temperaturas excesivas
Productos de descomposición peligrosa:	Monóxido de carbono y dióxido de carbono

PROPIEDADES TOXICOLóGICAS:

Ruta de entrada:	Contacto con los ojos, la piel, inhalación e ingestión
Efectos de la exposición aguda:	Puede provocar tos o dificultades respiratorias.lt.
Inhalación:	Puede irritar las membranas mucosas y el tracto respiratorio.
Contacto con la piel:	Puede causar irritación.
Contacto con los ojos:	Puede causar irritación.
Ingestión:	No determinados.
Efectos de la exposición crónica:	No determinados.
LC50:	No disponible
LD50:	440 mg/kg (intravenous mouse)
Límites de exposición:	No determinados.
Irritabilidad:	No hay información disponible
Capacidad de sensibilización:	No hay información disponible
Carcinogenicidad:	No hay información disponible
Toxicidad reproductiva:	No hay información disponible
Teratogenicidad:	No hay información disponible
Mutagenicidad	No hay información disponible

MEDIDAS PREVENTIVAS:

Equipo de protección personal:
Protección de los ojos:	Gafas protectoras.
Protección de la piel:	Guantes de látex o PVC, delantal u overol.
Protección respiratoria:	Si la generación de polvo es un problema, utilice una máscara antipolvo aprobada por el Instituto Nacional de Salud y Seguridad Ocupacional (NIOSH) y la Administración de Salud y Seguridad Minera (MSHA).
Controles de ingeniería:	Si hay exceso de polvo, use ventilación local. Se deberá disponer de estaciones de lavado de ojos.
Requisitos de almacenamiento:	Evite inhalar el polvo. Evite el contacto con los ojos o la piel. Lávese cuidadosamente luego de su manipulación. Almacene en lugar frío y seco. Evite el contacto directo con el sol, fuentes de inflamación y materiales incompatibles. Vuelva a sellar los contenedores inmediatamente luego de usarlos. Almacénelo lejos de alimentos o bebidas.
Procedimientos de manipulación:	Evite inhalar el polvo. Evite el contacto con los ojos o la piel. Lávese cuidadosamente luego de su manipulación. Almacene en lugar frío y seco. Evite el contacto directo con el sol, fuentes de inflamación y materiales incompatibles. Vuelva a sellar los contenedores inmediatamente luego de usarlos. Almacénelo lejos de alimentos o bebidas.
Procedimientos en caso de pérdidas o derrames	Use la indumentaria y el equipo de protección recomendados. Limpie los derrames de modo de no diseminar polvo en el aire. El área del derrame puede lavarse con agua. Junte el agua del lavado para su correcta eliminación. Evite el ingreso de agua o agua freática.
Eliminación:	La eliminación de los desechos debe realizarse de conformidad con las normas ambientales federales, estatales/provinciales y locales vigentes.

MEDIDAS DE PRIMEROS AUXILIOS:

MEDIDAS DE PRIMEROS AUXILIOS:
Piel:	En caso de contacto con la piel, lave con agua y jabón. Lave la ropa antes de volver a usarla. En caso de irritación, consulte con un médico.
Ojos:	En caso de contacto con los ojos, enjuague la zona contaminada durante no menos de 15 minutos con agua corriente tibia, manteniendo los párpados abiertos. Consulte con un médico.
Inhalación:	En caso de inhalación, traslade a la víctima a un lugar con aire fresco. Si dejó de respirar, personal debidamente capacitado deberá proceder a realizar respiración artificial. Si tiene dificultades para respirar, adminístrele oxígeno. Consulte con un médico.
Ingestión:	En caso de ingestión, consulte inmediatamente con un médico.

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