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    Cómo los productos cotidianos sobrealimentan el gas de vertedero, y lo que eso significa

    Crédito:CC0 Public Domain

    Los compuestos sintéticos que se utilizan cada vez más en productos cotidianos como el champú y el aceite de motor están llegando a los vertederos y sobrealimentando el biogás que producen esos vertederos. investigadores de la Universidad de Michigan.

    Si bien es un problema hoy, los investigadores dicen que podría ser una oportunidad para obtener más energía del gas de vertedero.

    Los compuestos, llamados "siloxanos, "son eficientes para conducir el calor e interactuar con el agua, y como tal, su popularidad ha aumentado en una variedad de productos de consumo. Eso significa que cada vez más siloxanos se dirigen a su vertedero local.

    El biogás se refiere a los gases combustibles que se sintetizan a partir de diferentes materias primas biológicas u orgánicas, como el gas de vertedero y las plantas de tratamiento de aguas residuales. En años recientes, ha quedado claro que los siloxanos han estado dañando el equipo de generación de energía que se alimenta con gas de vertedero. Pero los investigadores dicen que los siloxanos podrían aprovecharse para producir más energía.

    El equipo de la U-M realizó el primer análisis químico de cómo los siloxanos afectan al biogás. Los investigadores encontraron que los siloxanos aumentan la reactividad del biogás, conduciendo a un encendido más rápido en los motores y la liberación de más energía. Pero esos motores, típicamente turbinas de gas que generan energía y motores de pistón alternativo, pueden ser dañados por los siloxanos en el biogás.

    "Los siloxanos son altamente inflamables, "dijo Margaret Wooldridge, el Profesor Arthur F. Thurnau de Ingeniería Mecánica y director del Programa Dow Sustainability Fellows en la U-M. "Cambian la química del biogás como locos. Es como combustible para cohetes, literalmente, loco-reactivo ".

    Los siloxanos esencialmente cambian la "velocidad de la llama, "que es una medida de la rapidez con la que un combustible se quema y acciona una turbina o un pistón.

    El biogás está compuesto principalmente de metano. El gas metano se encuentra en la naturaleza, pero también se produce cuando la materia orgánica se descompone en los vertederos. junto con el hidrógeno, monóxido de carbono, y otros hidrocarburos. El metano es el componente principal del gas natural y el biogás, haciendo valiosas fuentes de combustible y energía que son más limpias que el carbón.

    En la atmósfera, sin embargo, el metano es particularmente bueno para atrapar el calor, añadiendo a nuestro problema de calentamiento global. En particular, el metano es un gas de efecto invernadero 30 veces más eficaz que el CO2. Y según la EPA, Los vertederos municipales de desechos sólidos representan el 14% de todas las emisiones de metano relacionadas con los seres humanos en los EE. UU. cada año, la tercera fuente más grande detrás de la industria del gas y el petróleo y la agricultura.

    Esa propiedad ha estimulado los esfuerzos para capturar metano de los vertederos y usarlo como combustible, en lugar de permitirle escapar sin control.

    Midiendo la 'inflamabilidad'

    En este estudio, Los investigadores de la U-M probaron por separado mezclas de hidrógeno y monóxido de carbono que contienen dos siloxanos, trimetilsilanol (TMSO) y hexametildisiloxano (HMDSO), contra mezclas de hidrógeno y monóxido de carbono sin siloxanos.

    Específicamente, los investigadores registraron cuánto tiempo tardó en encenderse cada mezcla. Los combustibles que tienen un retardo de ignición más corto se consideran más inflamables o reactivos, y el hidrógeno es uno de los combustibles más reactivos que usamos.

    El hidrógeno y el monóxido de carbono con TMSO produjeron tiempos de retardo de la ignición que fueron un 37% más rápidos que en el caso de referencia. Y el metano infundido con HMDSO produjo tiempos de retardo un 50% más rápidos.

    Los resultados de la investigación de la U-M se publican en la última edición de Combustión y llama . Los investigadores esperan que su trabajo arroje luz sobre cómo los siloxanos alteran el rendimiento del motor cuando se utilizan como combustible.

    "Las concentraciones de trazas de siloxanos han sido un problema conocido en las aplicaciones de biogás, lo que ha llevado a la formación de depósitos de sílice abrasiva en los componentes del motor, "dijo Rachel Schwind, estudiante de doctorado y coautor del estudio. "Por esta razón, la mayoría de las investigaciones anteriores en esta área se han centrado en cómo eliminarlas del gas capturado ".

    Aprovechamiento de siloxanos, en lugar de eliminarlos

    Junto con el problema que plantean los siloxanos, también hay potencial. Wooldridge dijo que los siloxanos podrían ser clave para obtener una mayor producción de energía a partir del biogás.

    "Nos encantaría poder aprovecharlos como fuente de energía, " ella dijo.

    Analizar la química de la combustión es un paso en esa dirección.

    "Eso anularía potencialmente la necesidad de fregar o eliminar durante el procesamiento de biogás y reduciría los costos, ", Dijo Schwind." Si podemos reducir esos costos, acerca el biogás a ser un combustible verdaderamente neutro en carbono. Y si podemos hacer del gas de vertedero una opción económicamente más atractiva, Los operadores de vertederos tendrán más incentivos para capturar y utilizar este gas de efecto invernadero dañino ".


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