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Autor: Eduardo Solans del Barrio
Introducción
Al hablar del concepto torrefacción a todos nos viene a la mente la torrefacción del café, que es la operación en la cual son formados, bajo la acción del calor, los principios aromáticos que no existen previamente, en su mayoría, en la semilla del café. Consiste en calentar los granos a una temperatura que provoque modificaciones químicas, físicas y físico-químicas que hace que de éstos se pueda obtener una infusión cuyas cualidades sean satisfactorias. El descubrimiento de la torrefacción fue accidental, un monje musulmán quiso secar algunos granos de café demasiado húmedos antes de machacarlos en el mortero, se excedió en el tiempo de la operación y por primera vez se tostó el aromático. Brillat-Savarin describió así esta operación: “la decocción del café crudo produce una bebida insignificante, pero la carbonización (sic) desarrolla en él un aroma que caracteriza al café tal como lo tomamos y que sería prácticamente desconocido sin la intervención del calor“.
No obstante en el presente artículo nos centraremos en el proceso de torrefacción de biomasa, que, si bien se basa en los mismos principios, se encuentra menos estudiado actualmente y tiene una finalidad completamente distinta.
Torrefacción de biomasa
Se trata de un procedimiento de calentamiento lento y prolongado de la biomasa en ausencia de oxígeno hasta temperaturas finales en el rango 250-320ºC, con la finalidad de crear biocombustibles y usarlos como fuente de energía renovable.
Una tecnología prometedora
La torrefacción de la biomasa está considerada como una tecnología prometedora para la promoción de aplicaciones bioenergéticas a gran escala. Durante la torrefacción, la biomasa se calienta, en ausencia de oxígeno, a una temperatura de 250-320C. Mediante la combinación de la torrefacción con la peletización o la producción de briquetas, la biomasa puede convertirse en un combustible sólido de alta densidad energética (vector bioenergético) con un comportamiento mejorado en el transporte a larga distancia, la manipulación y el almacenamiento, y también con propiedades superiores en sus principales aplicaciones de uso final. En definitiva permite obtener un producto más estable, más fácil de moler o de densificar, y del que se obtiene un rendimiento energético. La torrefacción puede contribuir de manera significativa a ampliar la cartera de materias primas para la producción de combustibles de biomasa dentro de Europa mediante la inclusión tanto de biomasas agricolas como forestales.
La temperatura y tiempo de residencia utilizados determinan la extensión de las reacciones (grado de torrefacción) y el balance de masa y energía.
El proceso puede ser autosuficiente energéticamente (dependiendo de las condiciones de torrefacción) aprovechando energéticamente el gas generado en el proceso. Sin embargo, siempre es necesario un aporte de energía adicional necesaria para el secado previo de la biomasa hasta la humedad requerida: en torno al 10% de humedad.
El contenido en volátiles de la biomasa se reduce y aumenta el contenido en carbono fijo. Disminuyen el contenido en hidrógeno y oxígeno. Su poder calorífico aumenta significativamente.
Si, después del proceso de torrefacción, el producto se pelletiza la densidad energética también aumenta.
Se generan cambios en la estructura de la biomasa:
- Degradación de la hemicelulosa, incluso a bajas temperaturas.
- Degradación de la celulosa, que requiere de temperaturas más altas.
- Por lo tanto el contenido en fibra se reduce siendo esta reducción mayor conforme más severas son las condiciones de reacción.
- Cambios en la estructura y características de la lignina.
Como subproductos se genera:
- Agua de reacción (adicionalmente a la evaporación de la humedad)
- Una pequeña cantidad de compuestos orgánicos volátiles (acético, metanol, fórmico, etc…)
- Incondensables (CO, CO2 y trazas de hidrocarburos).
Ventajas de la torrefacción
- Alto PCI (poder calorífico inferior)
- La biomasa torrefactada es menos fibrosa y friable, lo que reduce de forma significativa los costes de acondicionamiento y molienda.
- Es mas estable respecto a la degradación biológica.
- El contenido de humedad es bajo, no sufriendo variaciones con el tiempo ya que es hidrófoba.
Oportunidad de negocio de biomasa torrefactada.
La biomasa torrefactada se trata de un combustible sólido de gran poder calorífico que puede sustituir al carbón fósil y ayudar a reducir las emisiones de CO2, NOx y SO2 en las centrales eléctricas. Además, al contrario de lo que ocurre con la biomasa sin procesar, su uso en co-combustión no requiere adaptar la instalación ni realizar ninguna inversión extra, lo cual resulta muy rentable para las empresas de generación.
Además de su rentabilidad, esta co-combustión no produce alquitranes que atasquen los quemadores gracias a su baja humedad, siempre constante. Adicionalmente, necesita menos tiempo y energía que la biomasa fresca para alcanzar la temperatura de inflamabilidad (en torno a 250ºC).
La co-combustión es rápida y eficiente, y presenta una mínima formación de cenizas, escorias y NOx, esto disminuye la necesidad de inyectar aire extra en la zona alta del hogar de las calderas, lo que disminuye el consumo global de combustible.
La biomasa torrefactada puede incorporarse al mercado nacional y europeo de generación eléctrica con carbón en combustión, ayudando así a reducir las emisiones de CO2, NOx y SO2; puede sustituir a otros combustibles sólidos en cementeras y siderúrgicas, y tiene campo, si se peletiza, en el sector de la biomasa para uso térmico doméstico o industrial.
Por otro lado cabe destacar que actualmente gran parte de la biomasa producida por la sociedad se caracteriza como residuo, con los consiguientes gastos asociados a su manipulación, eliminación y control, por lo que al obtener rentabilidad económica por ella se posibilita la opción de reducir considerablemente residuos que de otra manera afectan gravemente al Medio Ambiente, ya sea directa o indirectamente.
Bibliografía:
http://worlderlenmeyer.blogspot.com.es/2011/12/torrefaccion-de-la-biomasa.html
http://www.cener.com (Torrefacción de biomasa)
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