Equipo de investigación UTFSM logró disminuir en un 60% las emisiones de material particulado utilizando un innovador prototipo de calefacción residen

En el marco del proyecto Fondef Idea ID20I10319, el Dr. Mario Toledo Torres, candidato a la rectoría de la UTFSM 2022-2026, lidera investigación de ciencia aplicada que a través del uso de la tecnología de combustión en medios porosos inertes.

Los medios porosos inertes, en esta iniciativa están orientados a mejorar la calidad del aire en las ciudades del centro sur de Chile. 

Utilizando un innovador prototipo de calefacción residencial (investigación tecnológica) integrado a un pretratamiento de leña denominado "leño limpio" con valorización de RILes (investigación científica), se busca mitigar las emisiones de contaminantes atmosféricos (carbono negro, material particulado y gases de combustión).

 La combustión residencial de leña presta un servicio energético que se considera renovable y de alta disponibilidad, recuerda el doctor en Ciencias de la ingeniería, Mario Toledo Torres, pero también explica que, al mismo tiempo, es una importante fuente de contaminación atmosférica debido a la elevada emisión de contaminantes en fase gaseosa, como dióxido de carbono, monóxido de carbono, dióxido de azufre, entre otros. 

En Chile, la fracción de hogares que utiliza leña como combustible varía entre un 57,8% y un 99,3%; a nivel mundial alcanzan los 2.700 millones de personas que utilizan leña como fuente de energía térmica para calefacción doméstica y/o cocción de alimentos.

 “Existen estrategias primarias y secundarias para reducir los niveles de contaminación. Las primarias se refieren a mejoras tanto en el combustible de entrada como en las condiciones de combustión (selección del tipo de leña, diseño de estufas y optimización de parámetros de combustión), mientras que las medidas secundarias se focalizan en el tratamiento de la fase humeante posterior a la combustión de leña y buscan reducir los contaminantes ya generados”, explicó el investigador y candidato a la Rectoría de la UTFSM.

 El equipo del proyecto realizó modificaciones al diseño de un calefactor Bosca ampliamente comercializado integrando los medios porosos al interior del hogar de combustión. Los medios porosos no son más que materiales sólidos formados de diferente naturaleza, como piedra o distintos minerales, donde en su forma prevalece los poros u hoyos.  Con la modificación lograron obtener mayor eficiencia térmica y menor emisión de material particulado. Esta innovación de diseño sumada a la combustión de leño limpio, se potenciaron para maximizar el impacto en la reducción de contaminantes. Sumado a ello, se está investigando la valorización de los residuos líquidos que se generan del proceso leño limpio en crecimiento vegetal.

 En el Laboratorio de Energía Renovables (LER) del Departamento de Ingeniería Mecánica ubicado en la Sede José Miguel Carrera se desarrolla los ensayos de combustión, mientras que en el Laboratorio de Productos Naturales del Departamento de Química a cargo del académico Dr. Lautaro Taborga Morales se optimiza el protocolo leño limpio. 

En el LER, se instaló un artefacto de combustión lenta de la empresa Bosca, quien apoya el proyecto. Los investigadores y tesistas, prepararon el instrumental necesario para analizar el consumo de leña y la emisión, y de esta forma conocer, en tiempo real los contaminantes atmosféricos.

 El Dr. Fabián Guerrero Castro, Codirector del proyecto e Investigador Joven del Departamento de Ingeniería Mecánica de la UTFSM, detalló que lograron disminuir los factores de emisión del material particulado entre un 47 a 61%, aumentando el rendimiento térmico del proceso de combustión en un 80%. 

Actualmente el equipo de investigación compuesto principalmente por las investigadoras Dra. Karen Yañez, Ing. Lorena Espinoza (estudiante de magíster), MSc. Laura Gamboa (estudiante de doctorado) y la Ing. Carla Hernández, además de las estudiantes María Paz Lara y Allinson Salinas que se encuentran desarrollando sus tesis. En UTFSM trabajan actualmente en los ensayos de combustión de diferentes tipos de leña representativas de las regiones centro sur de Chile (eucalipto, lenga y hualle), acoplado a un sistema de medición para analizar en tiempo real contaminantes atmosféricos.