MX2012008275A - Combustible solido. - Google Patents

Abstract

Se proporciona un combustible sólido el cual es adecuado para la generación de energía térmica con el uso de semillas de frutos o una torta prensada de las mismas de una planta que crece en grandes cantidades en la naturaleza. El combustible sólido, el cual comprende una composición que contiene 70% o más, en una base seca, de semillas de frutas o una torta prensada de las mismas, de Ricinus communis, Triadica sebifera, Jatropha curcas, Brassica rapa L., var. nippo-oleifera, Plamae, Zea mays o Prosopis glandulosa (mezquite de miel), caracterizado porque ha sido conformado por compresión con calor.

Description

COMBUSTIBLE SÓLIDO CAMPO DE LA INVENCION La presente invención se relaciona con un combustible sólido. De manera más especifica, se relaciona con un combustible sólido el cual hace uso eficaz del fruto (especialmente la semilla) de cierta clase de planta la cual crece en grandes cantidades en la naturaleza y contiene mucho de un componente oleoso, o una torta de prensado contenida después de la extracción de un componente oleoso de la semilla del mismo. De manera mucho más especifica, se relaciona con un combustible sólido el cual hace uso eficaz de la fruta anterior (especialmente la semilla) o la torta prensada de la misma, produce una cantidad tan pequeña como es posible de gas dañino o residuo después de la combustión, genera una gran cantidad de calor e implica una supresión en la producción de dióxido de carbono, especialmente un combustible sólido adecuado para uso como un combustible para generación de energía térmica.

DESCRIPCION DE LA TECNICA ANTERIOR Las causas de calentamiento global, el cual es uno de los problemas ambientales mundiales incluye una cantidad cada vez mayor de dióxido de carbono existente en el aire. Se han realizado diversos enfoques a la supresión de la producción de dióxido de carbono en una base global. Como uno de estos enfoques, actualmente se están realizando investigaciones de producción de biocombustibles y su uso en automóviles y en calderas de energía como alternativas a los combustibles fósiles tales como carbón y gasolina. No obstante, el uso de alimentos tales como maíz los cuales se utilizan como materias primas de biocombustibles está rompiendo el equilibrio ecológico y el equilibrio económico y por lo tanto no se puede decir que esta sea la mejor solución. Así, existe la necesidad de tomar en consideración el ambiente global mientras que se minimizan los efectos en cuanto a prendas de vestir, alimentación y albergue cuyo equilibrio es indispensable para las vidas humanas. Dado que este es un problema muy difícil de resolver actualmente se están llevando a cabo diversos estudios pero el problema aún no ha sido resuelto. De esta manera, un combustible sólido hace uso de plásticos el cual se utiliza en calderas de energía como una alternativa al petróleo y al carbón pero no se puede decir que su efecto de supresión de la producción de dióxido de carbono sea satisfactoria .

En la naturaleza existen frutos (especialmente semillas) que tienen un contenido relativamente alto de un componente oleoso aunque no son comestibles. Existen grandes cantidades de frutos conocidos (semillas) a partir de los cuales se extrae un componente oleoso para ser utilizado en jabón y en productos industriales. De estos, los siguientes tienen una gran cantidad de semillas a partir de las cuales se extrae un componente oleoso para ser utilizado para muchos propósitos. (1) Ricinus communis También conocida como "planta de aceite de ricino" y es una planta perenne la cual crece en grandes cantidades en África, India y China. Aunque el aceite extraído de su semilla se utiliza como materia prima de aceite de ricino, el aceite tiene alta toxicidad y no se utiliza mucho como alimento.

No obstante, estudios respecto al componente oleoso para uso como un biocombustible o un combustible alternativo al petróleo crudo actualmente se están llevando a cabo. (2) Triadica sebifera También conocida como "Sapium sebiferum" o "árbol del sebo Chino" crece en grandes cantidades en China y Taiwán. Un componente oleoso extraído de su semilla se utiliza como materia prima de jabón y velas y se utiliza parcialmente para propósitos médicos. (3) Jatropha curcas También conocida como "piñón de tempate" o "Jatropha", su semilla tiene un alto contenido de aceite en donde crece, en América Central y Sudamérica y sus rendimientos de cosecha son muy altos. Por lo tanto, se cultiva en grandes cantidades en muchos países tales como India, China, África y América del Sur. El aceite extraído de su semilla se utiliza como jabón y como velas y ahora atrae mucha atención como un combustible biodiesel. (4) Brassica rapa L. variedad nippo-oleifera También conocida como "colza de semilla oleosa" y una planta bienal crucifera que pertenece a la familia Brassica. Es una planta de cosecha la cual ha sido cultivada como un vegetal para extraer aceite y de otra manera se conoce como "mostaza de campo" o "colza" (semilla de col, una semilla recolectada en un sentido preciso) y también se denomina "Kona" o "Nasumire" en el período Edo. (5) Plamae Es un término genérico para las plantas de palma. Se divide en 11 subfamilias tales como Cocos nucífera L. , Areca y Calamus margaritus y 29 géneros (tribus) .

Crece en grandes cantidades en la región tropical. La pulpa (mesocarpo) tiene un contenido de azúcar alto de la palma de dátil y ha sido utilizado como alimento durante 6000 años en el Oriente Medio y el Oriente cercano y ahora se utiliza en productos dulces, fructosa y alcoholes. Se obtiene una gran cantidad de aceite de alta calidad (copra) del albumen de Cocos nucífera L. o Elaeis guineensis Jacq. y se utiliza en jabón industrial y margarina. El jarabe y el azúcar se obtienen por corte de los pedúnculos de varias clases de Arenga pinna ta, reducción por ebullición y extracción de saponificación de los extremos cortados y secado. (6) Zea mays Es una planta no al gramínea. Sus semillas como granos se utilizan en la dieta humana y como pienso para animales y también es importante como materia prima de almidón (almidón de maíz), aceite o bioetanol y su producción mundial anual llega a 600,000,000 de toneladas. Aproximadamente 40,000,000 de toneladas de la misma se utilizan como alimento y aproximadamente 200,000,000 de toneladas se utilizan como un aditivo de la dieta humana. (7) Mesquite de miel (Prosopis glandulosa) Se distribuye en el sureste de América desde Texas a California y en norte de México. Crece en planos secos, montañas y desiertos, su altura llega a 6 m. Forma racimos que caen y tiene floraciones de flores amarillas claras aromáticas de primavera a verano. Su fruto es una nuez y madura en verano. Los indios que viven en el sureste se comen la semilla.

DESCRIPCION BREVE DE LA INVENCION PROBLEMA A SER RESUELTO POR LA INVENCION De esta manera, los inventores de la presente invención han puesto atención al hecho de que la semilla o torta anterior (a la cual se denominará simplemente como "torta prensada" en lo siguiente) obtenida después de que se ha extraído un componente oleoso de la semilla se produce en grandes cantidades y se han llevado a cabo estudios intensos para desarrollar un combustible sólido el cual haga uso efectivo de la semilla o de la torta y que puede ser utilizada como una fuente de energía nueva para suprimir la producción de dióxido de carbono en particular. Hasta donde saben los inventores, especialmente la torta prensada es producida en casi la misma cantidad que la del componente oleoso extraído y una cantidad pequeña del componente oleoso permanece en la torta prensada. Por lo tanto, se sabe generalmente que la torta prensada misma en si misma está en forma de piezas de semilla y se puede utilizar como combustible pero su uso es a pequeña escala.

Los inventores han llevado a cabo estudios para obtener el objetivo anterior y han encontrado que cuando la semilla anterior, especialmente la torta prensada de la misma o una composición que comprende la misma como el componente principal es comprimida térmicamente y moldeada bajo condiciones específicas, se puede obtener un producto moldeado duro sin utilizar una gran cantidad de un aglutinante (por ejemplo, un plástico) o una forma de agente de retención (por ejemplo, un caucho o adhesivo) de modo intencional y que el producto moldeado que se obtiene tiene un valor calorífico suficientemente grande como un combustible sólido. Además han encontrado que, sorprendentemente, el producto moldeado tiene una dureza y tenacidad suficientemente altas, es decir, excelente estabilidad de retención de forma tenaz que contiene la torta prensada como el componente principal. Esta estabilidad de retención de forma es una de las propiedades características extremadamente útiles como un combustible sólido, especialmente un combustible para generación de energía térmica. Un combustible sólido avanza a través de repeticiones de etapas tales como almacenamiento, transporte y descarga después de su producción (moldeado) antes de su uso. Durante estas etapas, se produce fragmentación y cuando la fragmentación es marcada, este producto se vuelve inadecuado para uso como un combustible sólido industrial.

Se ha encontrado que la fragmentación y desintegración del combustible sólido de acuerdo con la presente invención difícilmente se produce en aquellas etapas después de moldeado antes de uso por usuarios, por lo que el combustible sólido puede retener su forma por un tiempo prolongado como un combustible industrial que tiene un tamaño moldeado adecuado, especialmente un combustible para generación de energía térmica.

MEDIO PARA RESOLVER EL PROBLEMA, La presente invención se ha realizado en base en el conocimiento anterior. De acuerdo con la presente invención, se proporciona un combustible sólido el cual comprende una composición que contiene 70% en peso o más en base seca de una semilla de fruta o una torta prensada de Ricinus communis, Triadica sebifera , Jatropha curcas, Brassica rapa L. var. nippo-oleifera , Plamae, Zea mays o (mesquite de miel) , y es moldeado por compresión en caliente .

De acuerdo con un aspecto preferido de la presente invención, se proporciona el siguiente combustible sólido. (1) El combustible sólido en donde la composición contiene 80% en peso o más, en una base seca, de la semilla de fruta anterior o una torta prensada de la misma . (2) El combustible sólido en donde la composición contiene 85% en peso o más, en una base seca, de la semilla de fruta anterior o una torta prensada de la misma . (3) El combustible sólido el cual se obtiene por moldeado por compresión de la composición a una temperatura de 80 a 150°C. (4) El combustible sólido en donde la composición contiene 80% en peso o más, en una base seca, de la torta prensada de la semilla de fruta de Ricinus communis. (5) El combustible sólido · en donde la composición contiene 80% en peso o más, en una base seca, de la torta prensada de la semilla de fruta de Triadica sebifera . (6) El combustible sólido en donde la composición contiene 80% en peso o más, en una base seca, de la torta prensada de la semilla de fruta de Jatropha curcas. (7) El combustible sólido en donde la composición contiene 80% en peso o más, en una base seca, de la torta prensada de la semilla de fruta de Brassica rapa L. var. nippo-oleifera . (8) El combustible sólido en donde la composición contiene 80% en peso o más, en una base seca, de la torta prensada de la semilla de fruta de Plamae. (9) El combustible sólido en donde la composición contiene 80% en peso o más, en una base seca, de la torta prensada de la semilla de fruta de Zea mays. (10) El combustible sólido en donde la composición contiene 80% en peso o más, en una base seca, de la torta prensada de la fruta del mezquite de miel. (11) El combustible sólido que tiene un valor calorífico de 15 a 30 Mj/kg. (12) El combustible sólido que tiene un tamaño promedio de 15 a 3,500 cm3. (13) El combustible sólido que tiene una gravedad específica aparente de 0.3 a 0.6 g/cm3. (14) El combustible sólido que tiene una relación de fragmentación de 5% en peso o menos en una prueba de estabilidad de retención de forma. (15) El combustible sólido el cual se utiliza para generación de energía. (16) El uso del combustible sólido anterior como un combustible para generación de energía.

EFECTO DE LA INVENCION De acuerdo con la presente invención se puede proporcionar un producto moldeado de combustible sólido que tiene excelente estabilidad de retención de forma al hacer uso de la fruta o torta prensada de la misma de cierta clase de una planta la cual crece en grandes cantidades en la naturaleza y parte de la cual se utiliza como alimento o aceite. Particularmente, se puede proporcionar un producto moldeado de combustible sólido como un combustible sólido constituido sustancialmente de la torta prensada de una fruta de planta, especialmente un combustible sólido para generación de energía. Por lo tanto, el combustible de la presente invención se conforma sustancialmente de una planta de la naturaleza, no produce un gas dañino e induce la supresión de dióxido de carbono.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA MODALIDAD PREFERIDA El combustible sólido de la presénte invención se obtiene de la semilla de fruta o torta prensada de la misma de Ricinus communis, Triadica sebifera, Jatropha curcas, Brassica rapa L. var. nippo-oleifera , Plamae, Zea mays o mesquite de miel, y se conforma de una composición constituida sustancialmente de la semilla de fruta o torta prensada de la misma. Como se describe en lo anterior, algunas de las semillas de las frutas de las plantas anteriores se utilizan como materias primas de alimentos y aceite. Por lo tanto, el combustible sólido de la presente invención se obtiene de manera preferencial a partir de la torta prensada de la semilla de fruta anterior. La torta prensada de la semilla es el residuo que queda después de que la semilla seca se comprime para eliminar un componente oleoso de la misma. Aunque la torta prensada contiene cantidades pequeñas de aceite y agua, se puede utilizar directamente como materia prima en la presente invención.

El combustible sólido de la presente invención contiene 70% en peso o más, preferiblemente 80% en peso o más, de manera particularmente preferible 85% en peso o más, en una base seca, de la semilla o la torta prensada de la misma. El peso seco significa el peso obtenido al restar la cantidad de agua contenida en la semilla o la torta prensada de la misma.

Puesto que la semilla de fruta o la torta prensada de la misma anterior contiene aceite en una cantidad que no es pequeña, se puede obtener un combustible sólido que tiene excelente estabilidad de retención de forma y un valor calorífico suficientemente grande por compresión y moldeo de la semilla de fruta o la torta de prensado de la misma sin agregar un aglutinante.

El combustible sólido de la presente invención comprende una composición la cual puede contener 70% en peso o más, preferiblemente 80% en peso o más, en una base seca, de la semilla o la torta prensada de la misma, anterior, preferiblemente la torta prensada de la misma, o puede contener sustancialmente 100% en peso de la torta prensada. No obstante, la composición puede contener otro componente derivado de un producto natural tal como caucho o almidón en una cantidad menor de 30% en peso, preferiblemente menor de 20% en peso y de manera particularmente preferible menor de 15% en peso.

De las frutas anteriores, se prefiere Ricinus communis, Triadica sebifera , Jatropha curcas, Brassica rapa L. var. nippo-oleifera o Plamae, y el fruto de Ricinus communis, Jatropha curcas o Plamae se prefiere particularmente .

Para moldear el combustible sólido de la presente invención, la composición anterior es moldeada por compresión a una temperatura de 80 a 150 °C, de manera preferible 100 a 130°C. Para compresión térmica, se puede utilizar un extrusor en caliente de tornillo sencillo o de tornillo doble.

Es particularmente deseable utilizar un extrusor de tornillo doble. La compresión de la composición extruida por el extrusor se descarga desde una boquilla circular y se corta a una longitud adecuada de manera que se obtiene un producto moldeado cilindrico.

En este punto se puede obtener un combustible sólido que tiene un tamaño deseado al establecer el diámetro de la boquilla circular en 25 a 50 mm, preferiblemente 30 a 40 mm y la longitud de corte de 20 a 70 mm, preferiblemente de 25 a 65 mm.

Puesto que el combustible sólido de la presente invención se fabrica de modo preferible por el método de moldeado anterior desde el punto de vista industrial, su forma preferiblemente es cilindrica o de prisma, particularmente de modo preferible cilindrica. Respecto al tamaño del combustible sólido, su volumen promedio es de 15 a 3, 500 cm3, preferiblemente 20 a 1, 000 cm3.

La gravedad especifica aparente del combustible sólido es de 0.3 a 0.6 g/cm3, preferiblemente 0.4 a 0.5 g/cm3.

El combustible sólido tiene un valor calorífico estable de 15 a 30 mJ/kg, preferiblemente de 20 a 28 mJ/kg. Por lo tanto, el combustible sólido de la presente invención tiene un valor calorífico altamente estable y excelente estabilidad de retención de forma y por lo tanto se utiliza ventajosamente como un combustible para generación de energía térmica.

EJEMPLOS Se realizó una prueba de estabilidad de retención de forma sobre combustibles sólidos obtenidos en los ejemplos por el siguiente método.

Se colocan 100 kg de combustible sólido en un cilindro de metal (lata de cilindro) que tiene una capacidad de 200 litros, la lata se hace rodar 100 m sobre una superficie de asfalto plana durante 3 minutos y después se repite 5 veces (un total de 1,000 m) . Posteriormente se extrae el combustible sólido de la lata de metal y la relación (%) del combustible sólido que pasa a través de un tamiz que tiene una abertura de 10 mm o menor se toma como estabilidad de retención de forma.

CRITERIO DE EVALUACION La relación (peso) del combustible sólido que pasa a través del tamiz que tiene una abertura de 10 mm o menor se calcula y evalúa en base en los siguientes criterios . 0 a 5% o menos: satisfactorio 6 a 10% o menos: aceptable 11 a 15%: insatisfactorio EJEMPLOS 1 A 7 Se obtiene combustible sólido cilindrico que tiene un diámetro de extrusión de aproximadamente 50 mm (longitud de 65 mm) de una torta prensada de cada una de la semillas de fruta que se muestran en la tabla 1 más adelante, como composición de materia prima (cada composición contiene 80% en peso de la torta de prensado y 20% en peso de caucho natural) por medio de un extrusor de tornillo doble calentado a 130°C. En la tabla 1 a continuación se muestran la gravedad especifica aparente (gravedad especifica a granel), el valor calorífico y el resultado de la prueba de estabilidad de retención de forma de cada uno de los combustibles sólidos obtenidos.

Claims (17)

REIVINDICACIONES

1. Combustible sólido el cual comprende una composición que contiene 70% en peso o más en base seca de la semilla de fruta o la torta prensada de la misma de Ricinus communis, Triadica sebifera , Jatropha curcas, Brassica rapa L. var. nippo-oleifera , Plamae, Zea mays o Prosopis glandulosa (mesquite de miel) , y el cual se moldea por compresión en caliente.

2. Combustible sólido como se describe en la reivindicación 1, en donde la composición contiene 80% en peso o más, en una base seca, de la semilla de fruta o una torta prensada de la misma.

3 Combustible sólido como se describe en la reivindicación 1, en donde la composición contiene 85% en peso o más, en una base seca, de la semilla de fruta o torta prensada de la misma.

4. Combustible sólido como se describe en la reivindicación 1, el cual se obtiene por moldeado por compresión de la composición a una temperatura de 80 a 150°C.

5. Combustible sólido como se describe en la reivindicación 1, en donde la composición contiene 80% en peso o más, en una base seca, de la torta prensada de la semilla de fruta de Ricinus communis.

6. Combustible sólido como se describe en la reivindicación 1, en donde la composición contiene 80% en peso o más, en una base seca, de la torta prensada de la semilla de fruta de Triadica sebifera .

7. Combustible sólido como se describe en la reivindicación 1, en donde la composición contiene 80% en peso o más, en una base seca, de la torta prensada de la semilla de fruta de Jatropha curcas.

8. Combustible sólido como se describe en la reivindicación 1, en donde la composición contiene 80% en peso o más, en una base seca, de la torta prensada de la semilla de fruta de Brassica rapa L. var. nippo-oleifera.

9. Combustible sólido como se describe en la reivindicación 1, en donde la composición contiene 80% en peso o más, en una base seca, de la torta prensada de la semilla de fruta de Plamae.

10. Combustible sólido como se describe en la reivindicación 1, en donde la composición contiene 80% en peso o más, en una base seca, de la torta prensada de la semilla de fruta de Zea mays.

11. Combustible sólido como se describe en la reivindicación 1, en donde la composición contiene 80% en peso o más, en una base seca, de la torta prensada de la fruta del Prosopis glandulosa (mezquite de miel) .

12. Combustible sólido como se describe en la reivindicación 1, que tiene un valor calorífico de 15 a 30 Mj/kg.

13. Combustible sólido como se describe en la reivindicación 1, que tiene un tamaño promedio de 15 a 3, 500 cm3.

14. Combustible sólido como se describe en la reivindicación 1, que tiene una gravedad específica aparente de 0.3 a 0.6 g/cm3.

15. Combustible sólido como se describe en la reivindicación 1, que tiene una relación de fragmentación de 5% en peso o menos en una prueba de estabilidad de retención de forma.

16. Combustible sólido como se describe en la reivindicación 1, el cual se utiliza para generación de energía .

17. Uso del combustible sólido como se describe en la reivindicación 1, como un combustible para generación de energía.