Modeling the energy infrastructure for the sugarcane process : current technology vs bagasse gasification

In the current situation, where the environment requires massive reductions in GHG emissions, biomass exploitation for energy purposes is one of the most attractive solutions for GHG mitigation. This statement is even more valid in South America, where the climate and the large availability of land create the ideal conditions for the growth of crops. In particular, sugarcane is one of the most abundant and interesting biomass available in this area. Colombia exploits the sugarcane for the combined production of sugar and bio-ethanol. The bagasse, which is one of its constituent, can be an ideal feedstock for a consistent electricity generation. In this work the energy demand of the “ingenio Riopaila Castilla” was estimated. The energy infrastructure of the current plant, on bagasse indirect combustion for steam generation, was considered for the base case scenario(BC). Then, a gasification case (GC) was created. The GC is modeled in the Mix scenario(GC-MS) and in the gasification only scenario(GC-GOS). Both cases were simulated with the software Aspen plus from Aspen Tech. The gasifier model considered is the fluid bed U-gas technology with RENUGAS bagasse fueled gasification system. The GC, trough the direct combustion of the syngas produced, results to be much more efficient. The higher efficiency leads to a significant excess of electricity produced, which can be exported to the grid, generating additional revenues for the plant. Finally, a comparison of the energy performances of the two cases was conducted.

Al giorno d’oggi, la riduzione delle emissioni da gas serra è una tematica fondamentale dal punto di vista ambientale. Lo sfruttamento delle biomasse per la produzione di energia risulta essere una delle migliori soluzioni per la mitigazione delle emissioni da gas serra. Questa considerazione è molto valida in Sud America dove il clima e la vasta disponibilità di terra creano condizioni ideali per la crescita delle colture. In particolare, la canna da zucchero è una delle biomasse più abbondanti ed interessanti coltivate in quest’ area. La Colombia sfrutta la canna da zucchero per la produzione combinata di zucchero e bio-etanolo. Il bagasso, che rappresenta uno dei costituenti della canna da zucchero, può essere un combustibile ideale per una consistente generazione di energia elettrica. In questo elaborato è stata stimata la domanda di energia dell’ “Ingenio Riopaila Castilla”. La struttura della configurazione attuale dell’impianto, basata su sistemi di generazione del vapore a combustione esterna, rappresenta il caso di riferimento(base case). Poi, è stato creato un caso che sfrutta la tecnologia della gassificazione(GC). Il GC è stato costruito in due scenari: nel Mix scenario(GC-MS),basato sulla gassificazione accoppiata in piccola parte alla tecnologia corrente, e in uno scenario basato sulla sola gassificazione(GC-GOS). Entrambi i casi sono stati simulati con il software Aspen Plus. Il gassificatore utilizzato è a letto fluido e si basa sulla U-gas technology. Il sistema di gassificazione alimentato a bagasso preso in considerazione è il RENUGAS. Il GC, attraverso la combustione diretta del syngas prodotto, resulta essere molto più efficiente del BC. L’incremento di efficienza conduce alla produzione di una consistente quantità di energia elettrica in surplus. L’esportazione alla rete di questo surplus di energia genera ricavi addizionali per l’impianto. Infine, le prestazioni energetiche dei due casi BC e GC sono state confrontate tra di loro ed analizzate.