Universidad Técnica Federico Santa María

Se realizó ceremonia de cierre de proyecto que busca mitigar los contaminantes atmosféricos

2 - febrero - 2023

La iniciativa es realizada por el Departamento de Ingeniería Mecánica y se encuentra en una etapa de preacuerdo comercial con la empresa Bosca Chile S.A.

El Departamento de Ingeniería Mecánica realizó la ceremonia de cierre del proyecto Fondef IDeA «Innovador prototipo de calefacción residencial integrado al pretratamiento de lavado de leña para la mitigación de contaminantes atmosféricos: carbono negro, material particulado y gases de combustión», que se llevó a cabo en el Edificio C el pasado viernes 27 de enero. El encuentro estuvo liderado por el Dr. Mario Toledo, encargado de la iniciativa y por el codirector Dr. Fabián Guerrero, ambos académicos del Departamento de Ingeniería Mecánica.

En palabras de Mario Toledo “hay una problemática a nivel mundial ligada a la contaminación por combustión de leña de material particulado, principalmente el pino PM 2,5. De hecho, en el ranking de este tipo de contaminación 12 de las 15 ciudades que están en el listado son de nuestro país. Así nace la idea sobre cómo mejorar los sistemas de combustión de leña en las estufas comunes usadas en los hogares. Presentamos este proyecto a Fondef IDeA con un nivel avanzado de tecnología de combustión en medios porosos en un TLR4 y nos adjudicamos la iniciativa. Lo que presentamos ahora fueron los resultados de elevar el nivel de TLR a 6 y lograr un producto prototipo comercial de combustión de leña en que mitiga en un 70% la emisión de este material particulado”.

Además, detalló que el proyecto fue formulado, adjudicado y desarrollado en pandemia. “Hubo dificultades de acceso a laboratorios, adquisición de equipamiento y del desarrollo del conocimiento, sin embargo, logramos cumplir de igual manera con lo que nos habíamos propuesto gracias a un compromiso muy fuerte por parte de los investigadores, estudiantes y de toda el área de gestión que tuvo el proyecto que hicieron que hoy presentáramos los resultados finales”, aseveró.

El Dr. Mario Toledo también definió el proyecto como “responsable con el medio ambiente, en un proceso de combustión de leña que emite contaminación en la fase de partículas en un 70% menor a las estufas que se tienen en el hogar”.

Por otro lado, el proyecto se encuentra en una etapa ligada a un preacuerdo comercial con la empresa Bosca Chile S.A y “buscando la certificación externa de la estufa desde Bosca para que ellos la puedan comercializar. Estamos en todo el proceso de transferencia de la tecnología”, adelantó el académico.

Diseños y métodos

La iniciativa se enfocó en el desarrollo de una solución preventiva para mitigar las emisiones de contaminantes atmosféricos tóxicos que provienen del uso de leña del sector residencial a través de un prototipo de calefacción que integra dos tecnologías, el uso de medios porosos inertes en el hogar de combustión y el pretratamiento de lavado de leña certificada. Sumado a ello, se está investigando la valorización de los residuos líquidos que se generan del proceso leño limpio en crecimiento vegetal.

Por un lado, el diseño del prototipo calefactor residencial a leña se basa en la integración de materiales porosos inertes al interior de la cavidad principal de combustión del equipo. De esta manera, la integración principal se observó entre la fase sólida del combustible (carga de leña y brasas) con los medios porosos inertes. Se destacó que la metodología utilizada para los ensayos de combustión, consideran una adaptación del método utilizando leños de E. globulus representativos de uso domiciliario, por ende, más cercanos a la realidad de la combustión residencial de leña.

Además, la optimización del diseño de integración de medios porosos inertes se desarrolló mediante trabajos de simulación computacional en base a los resultados experimentales obtenidos previamente.

Ventajas

Las principales ventajas del diseño realizado son el aumento considerable de la temperatura del gas; aumento de la temperatura del templador, lo que implicaría una segunda combustión más eficiente; aumento de la temperatura de todas las superficies interiores, lo que permitiría una quema más eficiente del combustible sólido y que, al incorporar medios porosos podría generar una nueva fuente de calor al considerar la post-combustión de inquemados en sus poros.

Respecto al protocolo de lavado de leña, consiste en lavar leña antes de combustionar para eliminar compuestos químicos orgánicos e inorgánicos presentes en la estructura de la leña, los cuales reaccionan durante el proceso de combustión, favoreciendo la formación de aerosoles orgánicos secundarios y, en consecuencia, aumentando las emisiones de material particulado atmosférico. Se concluyó que el agua desionizada a temperatura ambiente genera una extracción de compuestos químicos orgánicos e inorgánicos que están contenidos en la estructura de la leña E. globulus.

Cabe destacar que en el Laboratorio de Energía Renovables (LER) del Departamento de Ingeniería Mecánica se desarrollaron los ensayos de combustión, mientras que en el Laboratorio de Productos Naturales del Departamento de Química a cargo del académico Lautaro Taborga Morales se optimizó el protocolo de leños limpios.

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