BIOENERGÍA. Gasificación de Biomasa. Revisión de patentes. septiembre 2021
Resumen
La tecnología de gasificación de biomasa pertenece al sector de las energías renovables, permite producir un producto energético valioso en forma de gas de síntesis a partir de diferentes tipos de biomasa renovable y ampliamente disponible, incluidos los residuos agrícolas o forestales, los residuos sólidos orgánicos municipales, los residuos no comestibles cultivados a propósito plantas o desechos de ganado. Según los expertos, en 2020, el tamaño del mercado global de gasificación de biomasa superó los 90 mil millones de dólares estadounidenses, y este mercado se desarrolla de manera constante con una tasa de crecimiento promedio anual de más del 7%.
La gasificación de biomasa es un proceso de alta temperatura bien desarrollado para transformar un biocombustible sólido en un gas productor. El agente de gasificación puede consistir en aire, vapor u oxígeno. Como resultado de la gasificación, se forma un gas de síntesis compuesto por monóxido de carbono e hidrógeno, así como por otros gases y sustancias, como nitrógeno, metano, agua y cenizas.
Una planta de gasificación de biomasa moderna comprende un conjunto de unidades especializadas, siendo el gasificador el más esencial de ellos. Además del gasificador, dicha planta incluirá necesariamente unidades de preparación y alimentación de materias primas y agentes químicos; calentamiento de materia prima y gas; refrigeración y tratamiento de gases; reutilización de gases de escape y portadores de calor; captura y descarga de polvos, cenizas, condensados, aguas residuales, lodos, etc. A menudo, el diseño de la planta incluye unidades para la conversión de gas de síntesis en productos finales (calor, energía, combustible líquido).
Actualmente, existen varios tipos de gasificadores utilizados para la gasificación de biomasa. Algunos de los más comunes son lecho fijo a contracorriente, donde un lecho fijo de combustible carbonoso se trata utilizando vapor, oxígeno o aire que fluye a través de él en configuración de contracorriente; lecho fijo a favor de la corriente, que emplea un gas agente de gasificación que fluye en una configuración a favor de la corriente con el combustible; lecho fluidizado, donde el combustible se fluidifica en oxígeno y vapor o aire; o flujo arrastrado, donde la materia prima se gasifica con oxígeno o aire en un flujo a favor de la corriente.
La materia prima puede tener diferentes valores caloríficos y contenido de humedad, lo que constituye un problema grave. Durante la gasificación de la biomasa se genera una gran cantidad de alquitrán, que son mezclas de compuestos orgánicos pesados. Pueden ser responsables de la obstrucción de la instalación de gasificación y aumentar sus tasas de falla. La formación de alquitrán es uno de los mayores problemas que causan una salida de gas de mala calidad y un mayor mantenimiento. Los problemas ambientales relacionados con la gasificación de biomasa incluyen la emisión de gases tóxicos, como CO, CH 4 , NOx.
Resolver estos problemas puede proporcionar reservas adicionales para el uso de biomasa y representa una forma prometedora de mejorar la eficiencia de la industria de las energías renovables en general. Una parte considerable de las soluciones técnicas eficientes destinadas a resolver los problemas antes mencionados se concentra en los documentos de patente registrados en diversas oficinas de patentes. Sin embargo, la búsqueda por temas, la selección precisa y la sistematización de dichos documentos están asociadas a importantes dificultades de carácter técnico, lingüístico y metodológico. En primer lugar, esto está relacionado con el hecho de que actualmente ni el marcado de invenciones existente, ni las opciones de búsqueda propuestas en las bases de datos de patentes permiten una selección completa y confiable de patentes y solicitudes de patentes que cumplan con los criterios requeridos. En opinión del editor,
Puntos clave
En la presente revisión se proporciona una selección de invenciones relacionadas con la gasificación de biomasa y publicadas por oficinas de patentes de todo el mundo en 2001-2020. La revisión incluye 6333 patentes y solicitudes de patentes, preparadas por solicitantes de 44 países y registradas en 63 oficinas de patentes. Los documentos de patente mencionan 1785 solicitantes y 1598 subgrupos IPC. La metodología general de investigación se puede encontrar en el sitio web de Advanced Energy Technologies (www.aenert.com ).
A la fecha de compilación de la presente revisión, se encontraron, procesaron y registraron alrededor de 300 invenciones publicadas en 2020, lo que obviamente no es el resultado total. Debe tenerse en cuenta que el proceso de publicación de nuevos documentos de patente en bases de datos nacionales y de acceso general toma cierto tiempo, mientras que su determinación y procesamiento son procedimientos extensos y lentos que no podrían estar terminados para septiembre de 2021. Por lo tanto, los datos de 2020 a menudo se excluyen del análisis comparativo y solo se proporcionan como información general.
La revisión y análisis de patentes publicadas y solicitudes de patentes incluye: distribución de documentos por años; por indicadores bibliográficos y tecnológicos; por las principales oficinas de patentes; por países líderes en actividad inventiva; análisis de la participación de no residentes; correlación de índices de Clasificación Internacional de Patentes; análisis de actividad de los solicitantes más productivos; cuotas de participación de los solicitantes en el registro de la propiedad intelectual; evaluación de calificación de documentos de patente utilizando metodología original; análisis de las principales operaciones y equipos de fabricación.
Para cada uno de los documentos de patente seleccionados para el examen en la presente revisión se definieron preliminarmente las características de los indicadores unificados, que incluyen: problemas técnicos, tipos de soluciones inventivas empleadas, pertenecientes a uno u otro segmento tecnológico. Esto permite visualizar el contenido interno de cada uno de los indicadores en la matriz agregada de documentos, por ejemplo, para definir la secuencia y la correlación proporcional de los problemas técnicos que las soluciones inventivas reveladas en los textos pretenden resolver.
La revisión proporciona datos relacionados con la actividad de patentamiento en las principales oficinas de patentes, incluidas la USPTO (EE. UU.), EPO (Estados del Convenio Europeo de Patentes), CNIPA (CN), KIPO (KR), JPO (JP), CIPO (CA) , IP Australia (AU), DPMA (DE), Rospatent (RU), INPI (BR).
Contiene una descripción detallada de los resultados de la actividad de patentamiento para los principales solicitantes, que incluye:
- Wuhan Kaidi Engineering Technology Research General Institute Co., Ltd. (China)
- General Electric (Estados Unidos)
- Shell Internationale Research Maatschappij BV (Países Bajos)
- Air Products and Chemicals, Inc. (Estados Unidos)
- Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternativas (Francia)
- Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland (Países Bajos)
- Johnson Matthey Plc (Reino Unido)
- Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. (Japón)
- Linde AG (Alemania)
- Thyssenkrupp Uhde Gmbh (Alemania)
Los datos estadísticos se presentan en dos variantes comparativas: para patentes otorgadas durante todo el período analítico y para solicitudes publicadas durante los últimos cinco años.
El capítulo "Operaciones y equipos de fabricación principales" proporciona un análisis estadístico y tecnológico detallado de los documentos de patente relacionados con la gasificación de biomasa, que se llevó a cabo para grupos de patentes individuales que contienen documentos con atributos tecnológicos similares:
- Pretratamiento de materia prima
- Sistemas de alimentación
- Captura y separación
- Química y otras sustancias.
- Otros equipos y sustancias
- Métodos de control y diagnóstico.
- Tratamiento de acabado
- Procesamiento primario (calefacción, tipo de reactor, reutilización de gases de escape, limpieza de gases, eliminación de desechos, conversión de gas de síntesis)
Los grupos se seleccionaron sobre una base de compensación, teniendo en cuenta la importancia tecnológica de un tema, su popularidad entre los inventores, la posibilidad de una interpretación inequívoca de los atributos tecnológicos de un grupo y un número razonable de grupos. Para cada grupo se calcularon indicadores estadísticos generales, incluido el desglose de los documentos de patente por años y por las principales oficinas de patentes, y también se proporcionaron los principales solicitantes y las tendencias de los indicadores estadísticos. Los índices IPC, los problemas de las invenciones, los elementos tecnológicos y la lista de los principales grupos de indicadores unificados idénticos se proporcionan como indicadores tecnológicos. Se revisaron las patentes con la calificación más alta en cada grupo y las patentes que representan las familias de patentes más extensas.
La conclusión contiene datos estadísticos comparativos que permiten exponer las tendencias de patentamiento resultantes y extraer las principales conclusiones. Aquí se presentan diagramas tales como la relación del número de solicitudes con el número total de documentos de patente por año, la relación del número de solicitudes únicas con el número total de solicitudes por año, los nuevos solicitantes por año, los principales subgrupos nuevos de la CIP y otros.
El anexo contiene una lista de números de documentos de patente distribuidos por las oficinas de patentes, una lista de las 100 patentes más destacadas y una lista de los 100 grupos principales de indicadores unificados idénticos.
¿Quién necesita esta revisión?
Esta Revisión sirve como una de las variantes para monitorear logros técnicos avanzados en el sector industrial especificado. Los datos estadísticos, las evaluaciones de clasificación y los documentos de patente cuidadosamente seleccionados que se proporcionan en la Revista pueden ser de interés para inventores, ingenieros, investigadores, estudiantes y educadores, así como para empresarios e inversores, que de una forma u otra están preocupados por los problemas de el desarrollo de tecnologías bioenergéticas.
Descargo de responsabilidad
La presente base de datos fue elaborada por la empresa EnerTechUp y sus socios. La base de datos incluye documentos de patentes que se recopilaron cuidadosamente de las fuentes disponibles públicamente y, según los autores, representan en la mayor medida las últimas innovaciones en la industria energética en particular a la fecha de preparación de la base de datos. La información detallada sobre la metodología de búsqueda y procesamiento de documentos de patente está disponible en el sitio web de Advanced Energy Technologies (aenert.com). Considerando las dificultades relacionadas con la compilación de listas de documentos de patentes internacionales, incluidas las relacionadas con los plazos, las barreras nacionales y terminológicas, así como la alta intensidad de trabajo para recopilar la información analítica requerida y realizar su interpretación cualitativa, los autores de la base de datos no pueden garantizar la integridad y exactitud absolutas de los materiales representados y declinan cualquier responsabilidad por el uso de los mismos. La empresa EnerTechUp representa este material "tal cual" y rechaza cualquier reclamo y responsabilidad que surja del uso de los datos publicados en él, incluidos, entre otros: compensación por cualquier tipo de daño financiero, lucro cesante o compensación por daño moral. Estas estipulaciones también se refieren a los empleados, accionistas, agentes y proveedores de datos de la empresa EnerTechUp. indemnización por cualquier tipo de perjuicio económico, lucro cesante o indemnización por daño moral. Estas estipulaciones también se refieren a los empleados, accionistas, agentes y proveedores de datos de la empresa EnerTechUp. indemnización por cualquier tipo de perjuicio económico, lucro cesante o indemnización por daño moral. Estas estipulaciones también se refieren a los empleados, accionistas, agentes y proveedores de datos de la empresa EnerTechUp.
