biocombustibles

Los residuos de lasagroindustrias como

biocombustibles sólidos cy ^^^,La elección de una materia

prima para la producción depellets y la aplicación

práctica de éstos comobiocombustibles son lostemas centrales de este

tercer artículo, donde seconcluye que la industria de

la producción de pelletspara usos combustiblesofrece una importante

posibilidad para eldesarrollo de agroindustrias

basadas en cultivosener^éticos.

Jesús Fernández.Catedrático de Producción Vegetal.

ETS de Ingenieros Agrónomos.Universidad Politécnica de Madrid.

a prima para la fabricación de pellets y aplicación como biocombustibles

a materia prima común-mente empleada en lagran mayoría de las plan-tas de peletización es labiomasa leñosa de origen

forestal, aunque en algunos paí-ses como Dinamarca se utiliza lapaja de cereal y en otros, la bio-masa producida mediante culti-vos energéticos (sauces en altadensidad y turnos de corta del or-den de dos o tres años). Los pe-Ilets leñosos de origen forestalson los de mejor calidad comobiocombustibles, ya que ademásde un elevado poder calorífico tie-nen muy bajo nivel de cenizas, de

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cloro y metales alcalinos (Na y Kprincipalmente) que son perjudi-ciales para la combustión en cal-deras. En contraposición, los pe-Ilets herbáceos que tienen nive-les más altos de cenizas, cloro ymetales alcalinos, aunque pue-

den ser utilizados con una tecno-logía adecuada, tienen la ventajade poder fabricarse con una ma-teria prima barata y abundante enlos países con poca disponibili-dad de biomasa leñosa.

Una posibilidad que da la téc-

Foto 1. Rotopaca formada por la biomasa integral del cardo.Fato 2. Pellets fabricados con biomasa de cardo de dos diámetros diferentes.

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biocombustibes

nica de peletización es la realiza-ción de mezclas con distintos ti-pos de biomasas (herbáceas y le-ñosas) o el empleo de aditivosque pueden mejorar sensible-mente la calidad de los pellets. Laposibilidad de fabricar pellets apartir de biomasa de naturalezaherbácea, ya sea procedente decultivos energéticos (cardo o ca-ña, por ejemplo) o de residuosagrícolas (paja de cereal), abreunas perspectivas insospecha-das para esta actividad en nues-tro país, con un potencial superiora los 10 millones de t/año. Tam-bién se pueden producir pellets apartir de los restos de poda decultivos leñosos, siendo las asti-Ilas procedentes de la poda delolivar las que ofrecen las mejoresposibilidades, dada la gran exten-sión que ocupa este cultivo en Es-paña.

La biomasa lignocelulósicaproducida mediante cultivos ener-géticos con especies leñosas derápido crecimiento o con herbáce-as perennes de alta producciónparece ser la más adecuada, yaque puede proporcionar un sumi-nistro estable y continuado a lasplantas peletizadoras a un costecontrolado. Ello, además de favo-recer el desarrollo de las corres-pondientes agroindustrias, posi-bilita la utilización de superficiesagrícolas retiradas del cultivo tra-dicional, lo que redunda en bene-ficio del desarrollo rural y en lacontinuidad de la actividad agríco-la, aparte de las ventajas medio-ambientales (reducción del usode combustibles fósiles), estraté-gicas (producción de energía au-tóctona y sostenible) y sociales(creación de empleo).

Entre las especies leñosasadecuadas para esta finalidad,cabe destacar el chopo (Populussp.) y los sauces (Salix sp.) parazonas frescas o con posibilidadde riego barato (efluentes de de-puradoras, por ejemplo), y parazonas más secas habría que pen-sar en especies resistentes a lasequía, entre las que sobresalenalgunas pertenecientes a los gé-neros Robinia y Eucaliptus o elolmo de Siberia (Ulmus pumilaL.), cuyo potencial energético es-

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ESQUEMA DE UNA PLANTACIÓN DE LEÑOSAS EN ALTA DENSIDADY TURNO DE CORTA DE TRES AÑOS,

Foto 3. Caña común (Arundo donnax L.^.

tamos estudiando en nuestro gru-po de investigación de la ETSIA deMadrid.

Recientemente se ha empe-zado a experimentar en Españacon especies del género Paulow-nia, que tienen un crecimientomuy rápido, aunque necesitancondiciones de regadío y produ-cen una madera de muy baja den-sidad. Estas especies debenplantarse en alta densidad (alre-dedor de 10.000 plantas/ha) ycon turnos de corta de dos a tresaños, aprovechando la capacidadde rebrote para continuar la plan-tación en años sucesivos tenien-do cada plantación una vida me-dia de unos veinte a treinta años

(figura 1). La productividad quese puede alcanzar con este tipode plantaciones oscila entre las10 y las 20 t de materia seca porha y año.

La plantación de especies le-ñosas en tierras agrícolas produ-ce, en principio, un cierto rechazoentre los agricultores ya que la re-cuperación futura de la tierra paralos usos tradicionales, si fueranecesario, podría no ser tan in-mediata como se quisiera y, encualquier caso, siempre supon-dría un cierto coste la eliminaciónde los tocones.

Entre las especies herbáceasproductoras de biomasa lignoce-lulósica para estos fines pode-

mos citar el cardo (Cynara car-dunculus L.), especie perenne deciclo productivo anual, típica delárea mediterránea, perfectamen-te adaptada a su climatología, yque en condiciones favorables(400-600 mm de Iluvia) puedeproducir del orden de las 15-20t/ha de materia seca (fotos 1 y 2).Esta especie tiene el inconve-niente de tener una biomasa conalto contenido en potasio, por loque su empleo como biocom-bustible debería ser realizadomediante sistemas que trabajena baja temperatura (gasifica-ción, por ejemplo) o en mezclacon biocombustibles leñosos.Una gran ventaja de esta espe-cie es la producción simultáneade biomasa lignocelulósica y fru-tos oleaginosos (10% de la co-secha global).

Otra especie con muchas po-sibilidades para el área medite-rránea es la caña común (Arundodonnax L.); aunque su hábitat na-tural son los humedales, tiene unsistema radicular muy profundoque posibilita su desarrollo en lossecanos frescos, una vez queestá bien establecida (foto 3).Puede Ilegar a dar produccionessuperiores a las 25 t/ha con plu-viometrías del orden de los 500mm. En los países del norte y delcentro de Europa se está consi-derando el miscanto (Miscanthusx giganteuss), pero en nuestropaís este cultivo necesitaría rie-gos frecuentes en verano, por loque no sería económicamenteviable para la producción de bio-masa combustible en la mayoríade las tierras de secano, aunqueha dado muy buenos resultadosen cultivos experimentales reali-zados en Santiago de Composte-la. Considerando una planta in-dustrial de una producción anualde 30.000 t, la superficie nece-saria de un cultivo que produjeraportérmino medio 15 t/ha de bio-masa seca sería de 2.000 ha.

Aplicación de los peiletscomo biocombustibles

Entre las posibles aplicacio-nes térmicas de los pellets cabedestacar las siguientes.

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biocombustibles

Sistemas domésticosunifamiliares

Se utilizan en modernas estu-fas donde se produce el calenta-miento directo del aire o en calde-ras de biomasa conectadas a unsistema clásico de calefacciónpor radiadores. Las estufas pre-sentan unos rendimientos en tor-no al 50% y son de fácil instala-ción, ya que sólo requieren unasalida de humos. Las calderas sealimentan de un silo por sistemasautomatizados, por ejemplo, torni-Ilos sinfín, que adecúan su veloci-dad a la demanda. Las más avan-zadastienen encendido y limpiezade los cambiadores de calor auto-máticos, así como extracción ycompresión automática de ceni-zas, de forma que tienen que serretiradas pocas veces al año. Lascalderas de biomasa moderna uti-lizan hasta el 90% de la energíacontenida en el combustible, aligual que una buena caldera degasóleo o gas (figuras 2 y 3).

Inmuebles de viviendascolectivas

A la hora de sustituir la calderade carbón obsoleta, la caldera debiomasa es una de las posiblesopciones. Normalmente se sitúaen el sótano y utiliza el mismo sis-tema de calefacción (agua calien-te por radiadores) que la anterior.Los sistemas de biomasa necesi-tan espacio para el silo de alma-cenamiento de combustible (igualque ocurría con las carboneras) yel suministro del combustible serealiza mediante camiones distri-buidores que, por medio de man-gueras, lo depositan en el silo me-diante transporte neumático 0mecánico (tornillos sinfín). Los ca-miones distribuidores de piensopueden servir para esta finalidad.

Calefacción de distritoSon redes de calefacción cen-

tralizada donde una central térmi-ca suministra calefacción y aguacaliente sanitaria a uno o variosbarrios o a una urbanización. Sepuede abastecer tanto a vivien-das individuales como a inmue-bles de viviendas e instalacionesmunicipales (polideportivos, cole-gios, etc.). Estos sistemas sumi-

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CALDERA DE PELLETS AUTOMÁTICA PARA VIVIENDA UNIFAMILIAR.

Depósitode pelets

Sinfin dealimentación

Sistema deIgnición

automá[ica

Salida de humos

^ Ventilador

Salida aguacalefacción

Calderapirotubular

Hogar

Parril la

Sinfin de extracciónde escorias y cenizas

^ Cenizas de la parrilla

^ Retorno agua calefacción

EJEMPLO DE DISPOSICIÓN DE LA CALDERA Y DELALMACENAMIENTO DE PELLETS EN VIVIENDAS UNIFAMILIARES.

nistran energía directamente alusuario, evitándole la necesidadde manipular y almacenar com-bustibles y efectuar el manteni-miento de las calderas. Aunquese pueden utilizar los pellets, elbiocombustible generalmentemás utilizado para este tipo deinstalaciones son las astillas, so-bre todo si están situadas cercadel centro de producción.

Este tipo de instalaciones,que está fuertemente implantadoen los países centroeuropeos ynórdicos, tiene su réplica en Es-paña en el municipio de Cuéllar(Segovia) promovido y gestionadopor el Ayuntamiento de dicha lo-calidad y que sirve para dar cale-facción y agua caliente sanitaria auna barriada, a una piscina muni-cipal y a un polideportivo.

Aplicaciones industrialesCualquier industria que re-

quiera calor o vapor de procesopuede utilizar calderas automáti-cas que usen los biocombusti-bles sólidos como los pellets uotros, con ventajas económicasrespecto a la utilización de com-bustibles fósiles. En muchas deellas se utilizan cogeneracionesen las que se produce vapor quemueve una turbina y ésta a su vezun alternador para producir electri-cidad y a su vez se utiliza parte delcalor residual para los procesostérmicos que requiere la industria.Muchas de estas industrias no tie-nen necesidad de utilizar pelletsporque usan sus propios residuos(industrias pastero-papeleras, ex-tractoras de orujo, fábricas de ta-bleros, frutos secos, etc.).

Aplicacionesen co^ombustión

EI término "co-combustión"hace referencia a la combustiónconjunta de biomasa y un com-bustible fósil. Está teniendo uninterés creciente en Europa parareducir el nivel de emisiones deC02 de origen fósil, con el consi-guiente ahorro de derechos deemisión por parte de las indus-trias. A esto hay que sumar el in-terés que supone la favorable ta-rifa que se asigna a la electrici-dad producida por biomasa. Laparticipación de los biocombus-tibles en este tipo de aplicacio-nes suele ser relativamente mo-desta, ya que la sustitución del5% del combustible en una cen-tral de 500 MW supone una can-tidad anual de biomasa del or-den de las 200.000 t.

^onciusion

La industria de la producciónde pellets para usos combusti-bles ofrece una importante posi-bilidad para el desarrollo deagroindustrias basadas en culti-vos energéticos, además de po-sibilitar el uso de biomasas resi-duales que se produzcan en lazona. Son agroindustrias que re-quieren capitales relativamentebajos y su tamaño está adecua-do para ser manejado por coope-rativas o por empresarios quequieran tener su radio de acciónen cuanto al aprovechamientode las materias primas a nivelcomarcal. EI desarrollo de estetipo de agroindustrias, cuyoprecio futuro del producto debe-rá ir indexado necesariamentecon el de los combustibles fósi-les a los que sustituye, ofreceun panorama prometedor encuanto a la seguridad de losprecios, con la ventaja de noexistir el riesgo de la saturaciónde los mercados, como ocurrecon los alimentos. ^^

Referencias

www.bioheat.infowww.bioenergyinternational.comwww.pel letcentre.info