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Sep 12, 2023

El premio de $ 650K USDA a NIU podría conducir a la primera tubería de biomasa del mundo

DeKalb, IL - Mahdi Vaezi de NIU está investigando la viabilidad de construir

DeKalb, IL - Mahdi Vaezi de NIU está investigando la viabilidad de construir una tubería de biomasa innovadora, primera en su tipo.

Profesor de tecnología de ingeniería Mahdi Vaezi

El proyecto de investigación, respaldado por una subvención de $650,000 durante cuatro años a NIU del Departamento de Agricultura de EE. UU., podría sentar las bases para la primera tubería de biomasa del mundo en el estado de Maine, dice Vaezi, profesor de Tecnología de Ingeniería.

En pocas palabras, la biomasa es material orgánico renovable que proviene de plantas y animales. Se ha utilizado para cocinar y calentarse desde los albores de la humanidad; piense en una estufa o chimenea de leña, por ejemplo.

La biomasa sigue siendo un combustible importante en muchos países, especialmente para cocinar y calentar en los países en desarrollo, según la Administración de Información de Energía de EE. UU. El uso de combustibles de biomasa para el transporte y la generación de electricidad está aumentando en muchos países desarrollados como un medio para evitar las emisiones de dióxido de carbono del uso de combustibles fósiles.

Las materias primas de biomasa actuales pueden incluir cultivos energéticos dedicados, residuos de cultivos agrícolas, residuos forestales, algas, residuos del procesamiento de la madera y los componentes orgánicos de los desechos municipales e industriales. Los beneficios del uso de la energía de la biomasa incluyen la reducción de la dependencia del petróleo extranjero, el apoyo a las industrias de productos agrícolas y forestales de EE. UU. y el potencial para reducir en gran medida las emisiones de gases de efecto invernadero.

"Gran parte del mundo depende de los combustibles fósiles y todos buscan opciones de reemplazo", dijo Vaezi. "Sin embargo, tenemos vastas fuentes de biomasa que se desperdician o se subutilizan".

Vaezi estudió por primera vez la viabilidad de una tubería de biomasa para su disertación hace casi una década en la Universidad de Alberta en Canadá. Para el nuevo proyecto, tendrá muchos más recursos a su disposición.

La subvención del USDA se utilizará en parte para comprar aproximadamente $ 100,000 en instrumentos y equipos para un nuevo Laboratorio de Ecosistemas y Tecnologías de Soluciones Avanzadas de Residuos (WASTE Lab) en Still Gym, donde se ensamblará una tubería prototipo de circuito cerrado de 30 pies en los próximos meses. . El Departamento de Tecnología de Ingeniería de NIU, la Facultad de Ingeniería y Tecnología de Ingeniería y la División de Asociaciones de Investigación e Innovación (RIPS) también están apoyando el desarrollo del laboratorio.

RIPS también ayudó a Vaezi a encontrar socios industriales y científicos para el proyecto. Los colaboradores de la subvención son la Dra. Parisa Mirbod (Mirbod Lab) de la Universidad de Illinois en Chicago (UIC) y Biofine Developments Northeast Inc., un usuario de biomasa y biorrefinería. Mirbod y su grupo en la UIC investigarán los fenómenos detrás de la formación de flujo de tapón y el efecto de reducción de la resistencia en el flujo de lodos de partículas de biomasa fibrosa en tuberías y bombas utilizando técnicas de visualización de flujo como la velocimetría de imagen de partículas (PIV).

"Este es un gran ejemplo de una colaboración de investigación que conecta a un profesor experto con innovadores, empresarios, la industria y los estudiantes", dijo Gerald Blazey, vicepresidente de RIPS. "Nos complace ayudar a respaldar esta importante investigación".

Vaezi tiene la intención de contratar a un Ph.D. estudiante, tres estudiantes de maestría y varios estudiantes universitarios para trabajar en componentes de laboratorio, y los equipos de diseño sénior también abordarán aspectos del proyecto.

"Además de las aplicaciones de investigación, este proyecto tiene aplicaciones de enseñanza en áreas tales como mecánica de fluidos, sistemas de bombas y tuberías, gestión de energía e instrumentación de flujo", dijo Vaezi.

En consulta con el Instituto de Administración de la Construcción de Maine, el proyecto incluirá un estudio de caso de la tecnoeconomía de tuberías de biomasa a gran escala y de larga distancia, para una tubería potencial de astillas de madera de 10 millas de largo para abastecer un puerto comercial en Eastport, Maine. Las astillas de madera se canalizarían en una suspensión (una mezcla con agua) hasta el puerto y se enviarían a Europa.

"Maine tiene un puerto enorme que se usa en parte para enviar astillas de madera a Europa, pero no pueden llevar suficiente material al puerto debido a problemas de transporte", dijo Vaezi. "Un oleoducto podría eliminar la necesidad de miles de camiones cargados de astillas de madera por año".

En el pasado, el alto costo del transporte de materia prima de biomasa, con mayor frecuencia por camión, ha sido una barrera importante para aumentar la escala de las instalaciones de energía basadas en biomasa. El presente estudio incluirá análisis tecnológicos y económicos para comparar el hidrotransporte de biomasa por oleoductos con el transporte por camión, tren y barco en distancias cortas, medias y largas.

"La canalización se considera un proceso de emisión casi nulo, que elimina los problemas ambientales y sociales asociados con el transporte terrestre", dijo Vaezi.

Un beneficio adicional de un sistema de tuberías es que la lechada de biomasa se puede calentar para destruir los contaminantes o la infestación que puede estar sujeta a las regulaciones de envío de biomasa, dijo Vaezi. Una vez entregada, la biomasa podría filtrarse para reciclar agua y trasladarse a un espacio abierto, donde podría secarse al aire de forma natural o mecánica a un costo mínimo o gratuito.

Además de astillas de madera, el equipo de NIU estudiará la viabilidad económica y mecánica de bombear mezclas de agua de aserrín y paja de trigo a través de tuberías.

"La materia prima de biomasa proporciona seguridad energética", dijo Vaezi. “Es el único tipo de energía renovable que se puede convertir directamente en biocombustible.

"Anticipamos que este trabajo novedoso presentará tuberías como un modo de entrega técnicamente factible y económicamente viable para transportar materia prima de biomasa a gran escala y largas distancias a costos notablemente más bajos que otros modos de entrega, como camiones, trenes y barcos", dijo. agregado. "Esto hará que las instalaciones de energía basadas en biomasa sean competitivas en cuanto a escala y economía con las plantas basadas en combustibles fósiles".

Contacto con los medios: Tom Parisi

Acerca de NIU

Northern Illinois University es una universidad de investigación pública reconocida a nivel nacional y centrada en el estudiante, con experiencia que beneficia a su región y se extiende por todo el mundo en una amplia variedad de campos, incluidas las ciencias, las humanidades, las artes, los negocios, la ingeniería, la educación, la salud y el derecho. A través de su campus principal en DeKalb, Illinois, y centros educativos para estudiantes y profesionales que trabajan en Chicago, Naperville, Oregón y Rockford, NIU ofrece más de 100 áreas de estudio mientras atiende a un cuerpo estudiantil diverso e internacional.