Areas de Actividad - Biomasa - Situación actual

Situación actual

Evaluación de recursos y estudios de viabilidad tecnoeconómica

Se está trabajando en el desarrollo de métodos que combinan herramientas como la teledetección, con la construcción y contraste de índices y ecuaciones predictivas de las fracciones biomásicas de interés energético tanto en el ámbito forestal como en el agrícola. A este fin se cuenta ya con la experiencia de un largo bagaje de trabajos realizados desde 1994 en el desarrollo de metodologías para la cuantificación de recursos con la incorporación en los últimos años de potentes herramientas de análisis espacial de gran utilidad como los SIG (Sistemas de Información Geográfica). Fruto de esto son las aplicaciones informáticas BIORAISE sobre biomasa residual  y BIORAISE CE sobre cultivos energéticos.

El estudio de la disponibilidad del recurso se completa con el estudio y análisis de las nuevas tecnologías y métodos integrados para la recolección y suministro de biomasa . Así mismo se estudia la viabilidad técnica y económica de distintas opciones de aprovechamiento de la biomasa como la combustión y la gasificación en la producción de frío, calor y electricidad

Producción de biomasa: cultivos energéticos

La trayectoria en el tema de cultivos energéticos en el CEDER-CIEMAT, se inició a principio de los años 80. Desde entonces, en la investigación llevada a cabo en este campo se han considerado, principalmente, cultivos lignocelulósicos herbáceos y leñosos como productores de biocombustibles sólidos a fin de obtener calor y/o electricidad o, para producir biocarburantes de segunda generación para la obtención de bioetanol por vía enzimática o bioetanol o biohidrocarburos por termoconversión.

También se vienen estudiando cultivos productores de biomasa azucarada para producir bioetanol y cultivos oleaginosos productores de aceite para transformar en biodiesel.

Así, existen planteadas fundamentalmente dos alternativas agroenergéticas, en función del producto final obtenido: la producción directa de energía en centrales agroeléctricas (producción térmica y/o eléctrica con biomasa lignocelulósica) y la producción de biocarburantes sustitutivos de los carburantes convencionales.

Caracterización de biomasa con fines energéticos (térmica y eléctrica)

El Laboratorio de Caracterización de Biomasa (LCB) se considera en la actualidad el laboratorio de referencia nacional en la caracterización energética de los biocombustibles sólidos, donde empresas y organismos públicos de toda España envían sus muestras para analizar.

Aparte de dar soporte analítico y colaborar en los proyectos en curso del grupo de Biocombustibles Sólidos, el LCB desarrolla las siguientes líneas de investigación basadas, principalmente, en esos proyectos de I+D+I:

  1. Desarrollo de métodos de caracterización energética. Además de las tareas analíticas rutinarias, en el laboratorio del CEDER se verifican, estandarizan y desarrollan nuevos métodos para la caracterización energética de la biomasa y de los biocombustibles, lo que le convierte en uno de los más avanzados del país en este campo.

  2. Investigación de toma de muestra y calidad de la biomasa y de su ceniza. La toma de muestra y calidad de la biomasa va referida no sólo al muestreo en campo de diferentes especies, y a su posterior análisis físico-químico, sino también a su posible deterioro durante el almacenamiento, preparación, etc., y por tanto, a la calidad de la biomasa antes de ser introducida en los procesos de conversión térmica.

  3. Investigación y desarrollo experimental sobre la sinterización.El LCB no sólo investiga la predicción de formación de sinterizados y escorias en función de la biomasa y condiciones de operación, sino que también investiga su posible reducción o eliminación.

Preparación de biomasa y obtención de biocombustibles sólidos

Se estudian distintos aspectos de la preparación de biomasa, entre ellos el secado, la reducción granulométrica y la densificación. En la actividad de secado se estudian los procesos de secado natural, y secado forzado. El secado natural se evalúa en los casos de biomasa almacendada en distintas condiciones climáticas y de almacenamiento. También se cuenta con un sistema de secado mediante invernadero con suelo radiante y ventilación forzada. El trabajo sobre secado se completa con el estudio del mismo en un secadero rotativo en el que se evalúa el secado forzado con aire caliente. La reducción granulométrica abarca las distintas fases necesarias para obtener un tamaño de partícula adecuado: desde la trituración de pacas o troncos hasta estudio de la molienda fina (pulverización).

Se han incorporado sistemas de separación de impurezas y fracciones de biomasa por densidad para optimizar la calidad químico-energética de los combustibles.

Otra línea de investigación se centra en el estudio de la producción de pelets. En ella se estudia de forma integrada la viabilidad de incorporar nuevas biomasas al mercado de los productos densificados mediante la definición de estrategias de mezcla de materias primas como los residuos forestales y los cultivos energéticos, el estudio del pretratamiento mas adecuado y de las condiciones del proceso de peletizado, junto con un análisis exhaustivo de las variables que inciden en los costes en todas las fases del proceso. También se analiza el comportamiento posterior de los pélets en distintos sistemas de combustión.

Balances energéticos de la cadena de aprovechamiento de la biomasa

Se realizan balances energéticos a fin de que sirvan de apoyo en la elección entre distintas alternativas posibles a llevar a cabo en cada fase de la cadena de aprovechamiento de la biomas.

Estudio del comportamiento de la combustión de biomasa (emisiones convencionales y formación de escoria y sinterizados)

Con el objeto de realizar un estudio completo de la utilización de la biomasa con fines energéticos, en una última etapa se lleva a cabo el estudio de su comportamiento durante la combustión, fundamentalmente atendiendo a dos aspectos: emisiones convencionales y formación de escorias y de sinterizados. Para ello, se realiza la caracterización de las distintas biomasas (a granel, molidas o peletizadas) y de sus cenizas en el Laboratorio de Caracterización de Biomasa del CEDER-CIEMAT y se llevan a cabo ensayos de combustión en las distintas plantas piloto existentes en el Centro y en otras externas (de los sectores doméstico e industrial), dentro de una línea de investigación interna y en el marco de diversos proyectos con empresas. En los aspectos relativos al estudio de emisiones, se realiza análisis en continuo de emisiones convencionales en humos, así como muestreo de partículas, para evaluar el cumplimiento de la normativa vigente. Por otro lado, un importante factor a tener en cuenta en las centrales de combustión de biomasa es la problemática de la sinterización y escorificación de las cenizas de las biomasas, principalmente aquéllas que tienen un alto contenido relativo de compuestos alcalinos. La escorificación de las cenizas puede ocasionar atascos en los sistemas utilizados para su evacuación, mientras que la sinterización produce la reducción del rendimiento energético en los intercambiadores de calor y la aparición de corrosión asociada a los depósitos. Ambas cuestiones, terminan ocasionando paradas no programadas de las plantas para realizar la limpieza de las cenizas adheridas. En este aspecto, se está investigando en la predicción de formación de sinterizados y escorias en función de la biomasa utilizada y de las condiciones de operación, al mismo tiempo que se estudia su posible reducción o eliminación.

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