Errekuntza
Errekuntza substantzia baten eta oxigenoaren arteko erreakzioa da. Oxidazio-erredukzio mota bat da beraz. Dena den, oxigenoarekin gertatzen diren erreakzio guztiak ez dira errekuntzatzat hartzen. Hain zuzen ere, oso motel gertatzen diren oxidazio-erreakzioak (herdoiltzea, esaterako) edo oso bizkor eta kontrolik gabe gertatzen direnak (eztandak) ez dira errekuntzak. Oxigenoarekin konbinatzen den, hau da, oxidatzen den gaiari erregaia deritzo (Ik. erregai) eta oxigenoari, edo oxigenoa duen gaiari, erregarria. Izan ere, oxigenoa purua izan daiteke edo, bestela, aireko oxigenoa. Errekuntza erreakzio exotermikoa da, eta energia kimikoa bero-energia bihurtzeko prozedurarik erabiliena. Energiaren ekoizpenaren ikuspegitik, beraz, berebiziko garrantzia duen prozesua da. Errekuntzan askatzen den energia hainbat helburutarako erabiltzen da energiaren ekoizpenean: berokuntzan, bero-eramaile duen fluidoa, normalean ura, berotzeko erabiltzen da zuzenean; zentral termikoetako galdaretan, ura lurrundu eta goi-presioko lurruna lortzeko erabiltzen da, sorgailuari lotutako lurrun-turbinari eragin diezaion; motorretan eta gas-turbinetan, errekuntza-gasen bero-energia zuzenean lan mekanikoa egiteko erabiltzen da, garraiorako zein energia sorgailuan energia elektriko bihurtzeko.
Errekuntzaren produktuak erregaiaren konposizio kimikoaren araberakoak dira, jakina, baina erreakzioaren errendimenduaren araberakoak ere bai, hau da, erreakzioa zenbateraino burutzen den ere kontuan hartu behar da. Horren arabera, errekuntza burutua edo burutu gabea izan daiteke. Lehenean, erreakzioaren produktuak oxidazio-maila handienean daude, eta ez da erre gabeko gairik. Burutu gabea denean, berriz, produktuak ez daude guztiz oxidatuta. Metanoa (CH4) adibidetzat harturik, errekuntza burutua denean produktuak karbono dioxidoa (CO2) eta ura (H2O) dira, eta, airean egiten bada, nitrogeno-oxidoak. Errekuntza burutu gabea denean, ostera, aurreko produktuez gain karbono monoxidoa (CO) eta hidrogenoa (H2) ere badaude errekuntza-produktuetan. Errekuntzaren erreakzio kimikoaren arabera behar litzatekeen aire-kantitate doia erabiltzen denean, errekuntza estekiometrikoa edo neutroa dela esaten da. Bestela esanda, errekuntza gertatzen den ingurunean ez da aire falta ez sobera, erregairen errekuntza burutua gertatzeko behar den oxigeno-kantitate zehatzari dagokion aire-kantitatea baizik. Askotan, errekuntza errazago burutzeko, berez behar lukeen baino aire-kantitate handiagoarekin egiten da. Aire sobera denean, ordea, eratzen diren nitrogeno-oxidoen kantitatea handiagoa da.
Esan bezala, errekuntzaren produktuak erregairen konposizioaren araberakoak dira. Oro har, gai oxigenatuak eratzen dira. Materia karbonodunaren errekuntzan (energiaren alorrean erabiltzen diren erregaiak horrelakoak izaten baitira), azken emaitzak normalean karbono dioxidoa eta ura dira, baina, noski, bestelako batzuk ere izan daitezke. Adibidez, lehen esana dugu, errekuntza airean gertatzen bada, aireko nitrogenoa oxigenoarekin konbinatu eta nitrogeno-oxidoak eratzen dira. Oxigenoan aberastutako airea erabiliz gero, horrelako oxido gutxiago eratzen dira. Bestetik, erregai askok sufre-konposatuak izaten dituzte, errekuntzaren ondoren sufre dioxido bihurtzen direnak. Erregaiak izan dezakeen ura ur-lurrun bihurtzen da besterik gabe. Azkenik, erretzen ez diren gai ez-organikoek errautsetan gelditzen dira. Hori erregaia solido denean gertatzen da batez ere (harrikatza eta zura, esaterako).
Errekuntzaren bidez lortzen den bero-kantitatea ere aipatu bi faktoreen mende dago, alegia, errekuntza burutua edo burutu gabea den eta erregaiaren konposizioaren mende. Errekuntza burutua dela suposatuz, erregaitik lor daitekeen bero-kantitatea kuantifikatzeko berotze-ahalmenaren kontzeptua erabiltzen da. Berotze-ahalmena erregaiaren masa- edo (gasa bada) bolumen-unitateko askatzen den bero-energiaren kantitatea da (Ik. berotze-ahalmen; erregai). Erregai-mota bakoitzaren ezaugarria da. Jakina, errekuntza burutua ez bada, erregaiak ez du bere energia kimiko guztia “askatzen” eta errekuntzaren errendimendu termikoa txikiagoa da. Horrenbestez, erregaiaren energia kimikoa albait gehien bero-energia bihurtu nahi bada, errekuntza burutzea komeni da, erregaiaren berotze-ahalmen guztia baliatu ahal izateko. Errekuntzaren errendimendu teorikoak erregaiaren berotze-ahalmenak ematen du, baina berotze-ahalmena nola neurtzen den kontuan hartu behar da:
berotze-ahalmenak errekuntza burutuari dagozkio
ihes-gasak aire erregarriaren tenperaturan irteten direla kontsideratzen da (0 °C)
aire/erregai nahastea estekiometrikoa da
errekuntza adiabatikoa da, hau da, kanpoaldearekin ez da bero-trukerik
Errekuntza errealean ez da horrelakorik gertatzen. Gainera, berotze-ahalmena kalkulatzerakoan, errekuntzan eratzen den ur-lurruna kondentsatu den ala ez bereizi ohi da. Horren arabera, ur-lurruna kondentsatu eta bero sorra eman duelarik neurtzen den berotze-ahalmena “goikoa” da. Ur-lurruna kondentsatu gabe neurtzen denean, beheko berotze-ahalmena esaten zaio. Jakina, goiko berotze-ahalmena handiagoa da, baina ura kondentsatzen ez bada (gasak zuzenean aireratzen direnean), bero hori ezin da berreskuratu.
Errekuntza errealaren errendimendua kalkulatzeko, beraz, honako arrazoi hauengatik geratzen diren galerak hartu behar dira kontuan:
erre gabeko gaiak
gasen azken tenperatura aire erregarriaren baino handiagoa izatea
errekuntza aire sobera dela egiten denean, ihes-gas gehiago eratzen da
errekuntza egiten den instalazioak erradiazioz galtzen duen beroa
ur-lurruna kondentsatzen ez bada, bero sorra galdu egiten da (errendimendua, beraz, beheko berotze-ahalmenarekiko kalkulatu behar da)
Aipatu galerak murrizte aldera, maiz erabiltzen den prozedura ihes-gasen beroa berreskuratzea eta horrekin aire erregarria berotzea da
Horrenbestez, aipatu faktore horiek denak kontuan hartzen dituen Sankey diagrama honelakoxea izan daiteke:
errekuntzaren Sankey diagrama
Elhuyar