BIOMASA Y BIOGÁS
CICYTEX investiga el aprovechamiento energético de la colza como biocombustible gaseoso
Texto:
Ana Isabel Parralejo Alcobendas, Luis Royano Barroso, Juan Cabanillas Patilla y Jerónimo González Cortés
Área de Cultivos Energéticos: Biomasa, Biogás y Biocombustibles de CICYTEX
La colza es un cultivo interesante para ciertas zonas de Extremadura, que encaja perfectamente en las rotaciones con cereales y leguminosas en los secanos. Este cultivo reúne todos los requisitos necesarios para fomentar la riqueza agroindustrial en las zonas de secano contribuyendo a conservar el medio ambiente y a cumplir con una economía circular, con aprovechamiento en cascada, es decir, primero aplicaciones de mayor valor añadido y alimentación. De este cultivo se pueden aprovechar los productos para su uso alimentario: aceite para consumo humano y torta proteica de colza para alimentación animal. Los subproductos ricos en aceite y proteína se pueden emplear en la obtención de bioenergía y biofertilizante.
La colza, forma parte de las acciones que se realizan para la consecución de algunos de los objetivos que en los que se está trabajando en el proyecto estratégico GREENHOPE, proyecto que tiene como objetivo primordial establecer estrategias agro-ganaderas para la sostenibilidad económica y medioambiental del secano extremeño.
Desde el punto de vista puramente agrícola, la colza posee un desarrollo vegetativo que se extiende desde Noviembre a Junio, por lo que aprovecha en condiciones de secano las lluvias de otoño e invierno. En cuanto a las producciones de este cultivo oleaginoso se suele obtener de 2000 a 3000 kg/ha de semillas.
Una vez cosechada la planta de colza, sus semillas se someten a un proceso de extracción por presión para obtener aceite. De este proceso se obtiene como subproducto una torta proteica que actualmente se emplea para alimentación animal por elevado contenido proteico, pero precisamente por este motivo, además los residuos de la torta proteica se pueden destinar para producir biocombustible gaseoso debido a su alto contenido en nitrógeno, que compensa el alto contenido en carbono de otros residuos agrícolas para esta aplicación.
Subproductos de la colza para producción de biogás (biocombustible gaseoso) y digestato
Para poder entender todos los resultados que se van a exponer en relación al potencial de metano de los residuos de torta de colza es conveniente aclarar una serie de conceptos previos. El proceso mediante el cual se produce biogás o metano a partir de un sustrato determinado se denomina digestión anaerobia. Este proceso consiste en una degradación en ausencia de oxígeno por parte de ciertos microorganismos específicos de la materia orgánica presente en los sustratos a digerir. El gas que se genera tras este proceso se denomina biogás siendo su componente mayoritario el metano, aunque, además se encuentran presentes en menor proporción el dióxido de carbono, el monóxido de carbono, el amoniaco, el hidrógeno o el ácido sulfhídrico. Por regla general, la producción de este biogás durante los primeros días evoluciona favorablemente aumentando paulatinamente, sin embargo, al cabo de un determinado número de días, la producción comienza a disminuir hasta que las producciones apenas son representativas con respecto al total de la producción. En este momento el material ya se encuentra totalmente digerido, y se denomina digestato.
Tanto el biogás producido como el digestato final obtenido se pueden aprovechar de forma muy eficiente para producir energía y fertilizante orgánico, respectivamente. En cuanto al biogás, cuanto mayor sea su concentración en metano mayor será su riqueza calorífica puesto que la capacidad calorífica del metano es de 9,96 KWh/m3 [1]. Este biogás rico en metano puede ser empleado para producir calor o electricidad, para reemplazar como combustible en motores de vehículos adaptados para ello, o sustituir al gas natural. Sin embargo, para poder utilizar este biogás ha de ser purificado eliminando parte de los componentes que posee, excepto si se quiere aprovechar para quemar y producir calor.
El residuo de torta de colza obtenida tras el proceso de prensado en frío de las semillas recolectadas puede ser destinado para obtención de energía. La relación existente entre los nutrientes Carbono (C) y Nitrógeno (N) así como los restos de aceite sobrantes impregnados en este subproducto hacen de este residuo un excelente sustrato para emplear en procesos de obtención de biogás.
Para llevar a cabo este tipo de procesos en el Centro de Investigaciones Científicas y Tecnológicas de Extremadura (Finca La Orden-Valdesequera) se han utilizado digestores anaerobios de laboratorio, con una capacidad de 4L de volumen útil. Estos digestores construidos de acero inoxidable, se encuentran en constante agitación para mantener homogeneizado el sustrato a digerir, y poseen un sistema de control de temperatura que permiten trabajar en diferentes regímenes. En este estudio los trabajos se han desarrollado a una temperatura en torno a 38 ºC. Todos los digestores anaerobios están conectados a unos contadores de biogás, que a su vez se acumula en bolsas especiales (bolsas Tedlar) para su posterior medida “in situ” mediante una serie de sensores que determinan la composición del biogás generado.
El elevado contenido en demanda química de oxígeno, de los nutrientes C y N, y de los sólidos volátiles de los residuos de torta de colza lo convierten en un sustrato adecuado para desarrollar un buen proceso de digestión anaerobia. Sin embargo, necesita del inóculo para regular los valores de pH gracias al parámetro alcalinidad.
El rendimiento obtenido en metano mediante este tipo de procesos es bastante bueno. Se pueden obtener prácticamente 387 L de metano por cada kg de materia fresca de residuos de torta de colza que se digiera. Por lo tanto, por cada tonelada de residuos de torta de colza se podrían obtener 387 L de gasolina, 387 m3 de gas natural o 3870 kWh de electricidad.
En cuanto al digestato procedente de los ensayos desarrollados con torta de colza, poseía un contenido en NPK de 0.28 % (N), 0.027 % (P) y 0.27 % (K). Se trata de un abono líquido que se ha de complementar con fertilizante mineral para llegar a la dosis que se desee para cada planta.
Referencias bibliográficas [1] Riaño, B.; Molinuevo-Salces, B.; Parralejo A.; Royano, L.; González, J.; García, M.C. Techno-economic evaluation of anaerobic co-digestion of pepper waste and swine manure. Biomass Conversion and Biorefinery, 2021; https://doi.org/10.1007/s13399-021-01831-0
Extremadura cuenta con 8 plantas de producción de biomasa de pellets, astillas y hueso de aceituna
Extremadura dispone actualmente de ocho plantas dedicadas a la fabricación y comercialización de biocombustibles sólidos (pellets, astillas y hueso de aceituna especialmente). Se trata de las empresas Planta Logística Biomasa Exver en Navalmoral de la Mata (Cáceres); Explotaciones Forestales Marle en Gévora (Badajoz); D3 Ingeniería y Obras en Don Benito (Badajoz) en el área de astillas; Provisiona Verde en Brozas (Cáceres), Pellets MB en Malpartida de Cáceres (Cáceres) y Ecosalor Recursos Naturales de Salorino (Cáceres) en pellets; e Intrabisa en Peraleda de Zaucejo (Badajoz) y Troil Vegas Altas en Valdetorres (Badajoz). Todas ellas figuran en el mapa de los biocombustibles elaborado por la Asociación Española de Valorización de la Biomasa Energética (AVEBIOM), con datos de septiembre del 2021.
En el caso extremeño, el sector del tabaco en rama es el más activo desde el punto de vista industrial en el uso de biomasa de forma intensiva en sus procesos de secado. También existen iniciativas de redes de calor, aunque de forma más limitada que el norte de España por su menor rango de horas frío. Según Agenex, “la región cuenta ya con algunas redes de calor mediante sistema de combustión de biomasa en forma de astilla en el término municipal de Talarrubias (Badajoz) con una potencia instalada de 100 kW y que suministra a 4 edificios, así como otra de reciente creación en Almendral de 100 kW que alimenta un colegio y una biblioteca. Cabe destacar una instalación municipal centralizada de biomasa que consume huesos de aceituna en Monterrubio de la Serena con una potencia de 375 kW”.
-Potencial. El desarrollo de la biomasa en la región está en una fase incipiente en relación a todo su potencial. Según AGENEX, “el consumo medio de gasóleo C en Extremadura es de unas 27.000 toneladas (COREX), es decir unos 332 GWh de producción de energía térmica. Si consideramos que un 30% de esa demanda puede ser cubierta con biomasa en un futuro cercano, se tiene un potencial de crecimiento de 100 GWh. Teniendo en cuenta que las horas de funcionamiento de una instalación de este tipo son aproximadamente unas 1.500 horas por temporada en Extremadura, eso supondría una posibilidad de potencia a instalar para usos térmicos en la región de 66 MW y suponiendo una potencia media de la caldera de 90 kW, el número de instalaciones susceptible de cambio a biomasa sería de más de 700 calderas”.
Y Extremadura tendría suficiente cantidad de biomasa propia para autoabastecerse. “La cantidad de biomasa que es posible extraer en la región, agrícola, forestal y de cultivos energéticos –señala Agenex- puede ascender a unos 4 millones de toneladas al año. Si multiplicamos por un PCI medio de 4 kWh/kg, obtenemos un potencial de energía producida con biomasa de unos 16.000 GWh, con lo cual se cubrirían de sobra las necesidades de biocombustible planteadas anteriormente, pudiéndose utilizar lo restante para usos y producción eléctrica”.
-Climatología. El mapa actualizado recoge un total de 75 plantas de pellets abiertas durante 2020-2021 en España, 8 menos que en el anterior inventario. En este excepcional periodo mediatizado por la pandemia del COVID, 9 fábricas han cesado su actividad de manera definitiva.
Los pequeños productores prácticamente han mantenido sus números. Un invierno no muy frío y la acumulación de existencias pueden ser las causas de que en esta última temporada se hayan fabricado alrededor de 510.000 toneladas de pellets, 160.000 toneladas menos que el año anterior. El número de fábricas con producción certificada ENplus® aumenta en dos y ya son 41 instalaciones las que cuentan con el sello de calidad. El 87% de la producción de pellets en España está certificada ENplus®. Ninguna de las plantas que han cerrado estaba certificada.
AVEBIOM ha inventariado 59 plantas de producción de astillas, 2 menos que en 2020. El último inventario de productores de hueso de aceituna recoge un total de 26 fábricas, una más que en el inventario anterior.
Extremadura presenta un gran potencial para la valorización de biorresiduos por su gran actividad agrícola-ganadera
Texto:
Rafael Zárate y Antonio Martín
www.regeneratusuelo.com
La nueva ley 7 del 2022 de residuos y suelos contaminados para una economía circular establece nuevas obligaciones y ha reactivado el sector de la gestión de residuos pues se hacen ya obligatorias una serie de medidas para reducir y tratar los residuos en nuestro país. Llevamos un claro retraso en el avance y tratamiento de los residuos pues hasta ahora el mayor porcentaje de éstos encontraba al vertedero como destino final más frecuente. Con esta ley se reducirá considerablemente el depósito en vertedero por las restricciones que impone el texto sobre los residuos y cuáles pueden ser depositados en vertedero. Se prohíbe la incineración, con o sin valoración energética, y el depósito en vertedero de los residuos recogidos de forma separada para su preparación para la reutilización y para su reciclado.
El 70% de las emisiones globales de gases de efecto invernadero (GEI) son causadas directamente por la producción de energía, principalmente por la quema de combustibles fósiles, pero también contribuye una mala gestión de los residuos.
Se olvida que la gestión adecuada de los biorresiduos genera productos de alto valor, como por ejemplo el compost, muy atractivo en la agricultura para fertilizar los cultivos y mejorar la biología de suelo, o la generación de biogás, como el biometano, para combustión y generación de energía. La obtención de biogás mediante fermentación anaeróbica de los residuos orgánicos está recibiendo alto interés y estímulo como estrategia para la cogeneración de energía, calor, electricidad.
Todos los biorresiduos cuando no se gestionan correctamente, siempre contaminan generando gases no deseados que dañan los ecosistemas y el planeta. El objetivo es gestionarlos de forma correcta para obtener productos de alto valor, reducir los GEI y la huella de carbono. Entendamos los biorresiduos como materia prima para su valorización, rechazando su envío a vertedero. El potencial es claro. Por ejemplo la gestión de cien toneladas de residuos orgánicos diarios puede evitar la emisión de unas 3.000 toneladas de metano a la atmósfera, gas que tiene una capacidad 21 veces superior a la del CO2 como generador del efecto invernadero y daño medioambiental. Además, el estiércol, los purines, los sueros lácteos, los restos de poda y cultivos, así como los restos orgánicos domésticos, pueden ser una fuente de energía alternativa. Un digestor anaeróbico convierte estos biorresiduos en energía en forma de biogás metano, obteniendo un claro beneficio, tanto económico como medioambiental.
Potencial
En España, la generación de biogás para energía no está muy introducida y contribuye tan solo con un minúsculo 0,3% en sus 200 instalaciones. Extremadura presenta un número reducido de 6-8 estaciones. Por el contrario, en Europa existen unas 19.000 plantas de biogás. El aprovechamiento del biogás está muy por debajo de su potencial en esta comunidad. No obstante, se están aplicando medidas, estímulos y ayudas para poder instalar un número importante de plantas de biometanización, aprovechando también los impulsos de la UE que se ha marcado el objetivo de producción de biometano de 35.000 millones de metros cúbicos para 2030. Extremadura presenta un gran potencial para la valorización de biorresiduos (biometanización, compostaje, etc.) por su importante actividad agrícola-ganadera, para así también satisfacer las políticas europeas centradas en la economía circular, la valorización de residuos, la descarbonización de la economía y el desarrollo rural.
Los precios de los fertilizantes químicos se han disparado más de un 100%, experimentando un gran incremento la demanda de fertilizantes de origen orgánico y renovable. Tras el proceso de transformación anaeróbica, las plantas de biogás producen sobretodo biometano y en menor medida CO2 para usos industriales, pero el proceso termina con una ingente cantidad de millones de toneladas de digerido, también denominado digestato, que se puede y debe utilizar como materia prima para la obtención de fertilizantes orgánicos, tanto líquidos como sólidos. Si se combina esta digestión anaeróbica para la obtención de biogás con las tecnologías para producir fertilizantes comerciales a partir de los digeridos, entonces sí se valorizan los residuos en auténticos recursos, y se puede alcanzar el modelo de Residuos Cero.
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