' ^ ' 1 1' ^ biocombustibles

- Los residuos de lasagroindustrias como

comaustibles sólidos (II^Producción de qellets qara la alimentación de instal^

Los pellets representan laalternativa más clara que

ofrece la biomasa a losbiocombustibles fósiles, y

están adquiriendo undesarrollo espectacular en el

mercado europeo. En esteartículo se tratará en detalle

la tecnología de lapeletización, el consumo

energético del proceso detransformación de la

biomasa en pellets y larentabilidad de las plantas

de peletizado, dejando parauna tercera parte la elección

de la materia prima másadecuada para la

elaboración de pellets y laaplicación de éstos como

biocombustibies.

lesús Fernández.Catedrático de Producción Vegetal.

ETS de Ingenieros Agrónomos.Universidad Politécnica de Madrid.

n la actualidad, los princi-pales biocombustibles só-lidos de empleo directoque se utilizan en Españapara usos domésticos

son las leñas mientras que parausos industriales se emplean re-siduos procedentes de almaza-ras (hueso de aceituna y orujillo),de industrias de frutos secos(cáscaras de almendra o piñón) ode industrias de la madera (asti-Ilas y serrín). Los biocombusti-bles procedentes de las indus-trias agrarias tienen la ventaja desu fácil manejo y la posibilidad decomercializarse como graneles

para alimentar automáticamentelas calderas mediante tornillossinfín o cintas transportadoras.Sin embargo, debido a que se tra-ta de residuos, su producción eslimitada y no pueden satisfacertoda la demanda nacional deenergía para fines térmicos.

En los últimos años el empleode biocombustibles sólidos enlos países del centro y norte deEuropa ha sufrido un incrementoespectacular por razones econó-micas y medioambientales (pro-tocolo de Kyoto). En efecto, con lasubida de los precios del crudo,cada vez resulta mucho más ren-

table quemar biomasa en lugarde gasóleo para fines térmicos(hay que recordar que de 2,5 a 3kg de biomasa seca tienen la mis-ma energía que 1 kg de gasóleo);por otra parte, la necesidad de re-ducir emisiones de C02 y evitarcomprar derechos o certificadosde reducción de emisiones haceque las empresas consumidorasde combustibles fósiles esténadecuando sus calderas para uti-lizar biomasa para cubrir una par-te de sus necesidades energéti-cas. Las formas más generaliza-das de utilización de este tipo decombustibles son los pellets y las

20/Vida Rural;l5 de septiembre 2006

biocombustibles

astillas, aunque también se em-plean otras formas (serrín y bri-quetas), pero en una proporciónmucho menor. Las astillas y lospellets pueden ser utilizados encalderas totalmente automatiza-das y las operaciones de sumi-nistro y almacenamiento puedenrealizarse sin problemas con tec-nologías y medios convenciona-les. Los pellets tienen la ventajasobre las astillas de tener un ma-yor poder calorífico debido a subaja humedad y a una alta densi-dad (del orden de 800 kg,/m3 dedensidad aparente), por lo quereducen el volumen unas cuatroveces respecto a las astilias, conlo que facilitan y abaratan eltransporte. La utilización más ge-neralizada de los pellets es paracalefacciones domésticas y delas astillas para usos industria-les o para centrales térmicas decalefacción o producción de elec-tricidad.

Pellets de biomasa,un mercado emergentE

Entre los diversos tipos debiocombustibles sólidos que seemplean actualmente para finestérmicos los pellets representanla alternativa más clara que ofre-ce la biomasa a los biocombusti-bles fósiles y están adquiriendoun desarrollo espectacular en elmercado europeo, donde ya seestán comercializando más de 2millones de t/año. En EE.UU. yCanadá también se están desa-rrollando con celeridad, con unvolumen anual de cerca de 2 mi-Ilones de toneladas.

Los pellets son cilindros debiomasa lignocelulósica densifi-cada (de 5 a 12 mm de diámetroy de 10 a 30 mm de largo), reali-zados mediante prensas com-pactadoras, análogas a las utili-zadas para la fabricación de lospiensos granulados, que produ-cen presiones del orden de los100 kg/cm2. La adhesión de laspartículas se consigue por la fu-sión térmica de algunos compo-nentes naturales de la biomasasometidos a las altas presionesde la granulación o mediante laadición de productos químicos

' . ' 1 1' .

CUADRO I.

DISTRIBUCIÓN DE LAS PLANTAS DE PELETIZACIÓN EXISTENTES EN LOSDIFERENTES PAÍSES EUROPEOS

PLANTAS DE PELETIZACION EN EUROPA

PAÍS Plantas Capacldad kt/año PAÍS

Alemania 20 380 Francia

Austria 15 509 Holanda

Bélgica 2 18* Hungría

Bielorrusia 2 ? Italia

Bulgaria 1 ? Letonia

Chequia 2 11 Lituania

Dinamarca 8 535 Noruega

Eslovaquia 7 ? Polonia

Eslovenia 3 90 Reino Unido

España 3 70 Rusia

Estonia 5 345 Suecia

Finlandia 18 460 Suiza

TOTAL

* Datos incompletos.

Fuente: Bioenergy Intemational, n°17, dic. 2005.

que no contengan elementoscontaminantes en la combustión.La materia prima puede ser denaturaleza herbácea o leñosa ydebe tener poca hume-dad y baja granulome-tría. EI poder caloríficoinferior de los pelletsestá alrededor de las4.500 kcal/kg, con un6-8% de humedad,aunque depende mu-cho de la naturalezadel material que sedensifica.

Los pellets repre-sentan un productocompacto y estan-darizado, muy ma-nejable mediantetransporte neumá-tico o mecánico(tornillo sinfín prin-cipalmente), quepuede servir paraautomatizar ins-talaciones térmi-cas de pequeñoo mediano ta-maño, con laventaja de serun combusti-ble renovable,limpio y conun balanceprácticamenteneutro respecto a las

Plantas

11

1

1

36

s

7

9

19

3

25

32

4

242

Capacfdad kt/año

62*

100

?

169*

340

110

138

356

110

758

1.356

60

5.977 *

En los países del centro y nor-te de Europa, existen mercadosemergentes o definitivamente es-tablecidos. EI futuro es muy pro-metedor, con un potencial demercado de entre 4 y 5 millonesde t y miles de nuevas calderasoperando anualmente. Reciente-mente, la revista sueca Bioe-nergy International (www.bioe-nergyinternational.com) publicóen su número de diciembre de2005 el mapa con la localizaciónde las 242 instalaciones de pro-ducción de pellets que se estimaexisten en estos momentos enEuropa, la gran mayoría de capa-cidad superior a las 5.000 t/año(figura 1). Como se aprecia en elcuadro I adjunto, existen dos zo-nas principales de producción depellets:

• Centro de Europa, dondesolamente Alemania, Austria yPolonia cuentan en conjunto con54 plantas.

• Los países nórdicos (Fin-landia, Dinamarca y Suecia),que en conjunto tienen 58 plan-tas con una capacidad de pro-

de C02. Además, el uso de los pe-Ilets implica una utilización de losrecursos propios en una opciónfavorable para el medio ambiente

y el cambio climático.

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emisiones

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ducción de másde 2 millones det/año.

EI mapa inclu-ye, además, unareferencia a trecepuertos receptoresde pellets, siendoel más importanteel de Rotterdam,que funciona paraesta actividad desdeel año 2002 y recibepellets importadosdesde Canadá, costaeste de EE.UU. y deotros países de Améri-ca Latina (principal-mente de Brasil).

EI parque de instala-ciones de producción depellets es heterogéneo;en Kv^ge ( Dinamarca) seencuentra la que proba-blemente sea la mayorplanta de producción depellets del mundo y que alo largo del año produce100.000 t de pellets depaja de cereal y 180.000 tprocedentes de residuos de

15 de septiembre 2006/Vlda Rural/21

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biocombustibles

la madera. Los pellets de pajase utilizan en co-combustión enplantas de generación eléctricacon carbón y los pellets de ma-dera, en plantas específicas debiomasa para generar electrici-dad o calor. La media de las ins-talaciones tiene una capacidadentre las 20.000 y las 50.000t/año.

Tecnología de la peletizaciór

Las plantas de peletizaciónson instalaciones que constan deuna serie de elementos que den-sifican el material lignocelulósi-co, transformándolo en pellets. EIelemento principal del sistemaes la prensa de peletizadora, queconsta de una matriz (plana oanular) en la que están hechaslas perforaciones cilíndricas deldiámetro adecuado y sobre lasque presionan unos cilindros queempujan la biomasa a su través,saliendo peletizada (densificada)por el extremo opuesto ( figura 2).Pueden funcionar con materialherbáceo o leñoso, a condiciónque tenga un tamaño adecuado(1,5 ó 2 mm menos que el diá-metro de los orificios de la matrizcomo mínimo) y una humedad

LÍNEA DE PELETIZACIÓNPMTERUIL LEAOSO

(potlas y similares)

ESQUEMA DEL FUNCIONAMIENTO DE LAS PRENSASDE PELETIZACIÓN

ALIMFNTACIÓN

Salida de pelets

Matriz

^: ,PRENSA DE MATRIZ ANULAR

CUADRO II.

RENTABILIDAD DE LAS PLANTAS DE PELETIZACIÓN SEGÚN LA PRODUCCIÓNANUAL. SE CONSIDERA UN PRECIO DE COMPRA DE LA MATERIA PRIMAASTILLADA DE 48 €/t Y UN PRECIO DE VENTA DEL PELLET DE 108 €/t.

Producción anual (t) I nversión sin contar la edificación (€) Rentabilidad %

1.129 147.000 23,3

11.300 905.750 25,6

33.900 1.992.650 63,0

Fuente: Eneragro (rafaelsantos@eneragro.com).

MATERU1l MERBÁCEO(paJa y slmilares)

i1

AS TILLADORA PICADORA

TROMEL DE SECADO

^^MOLINO

SILO 2SILO 1

ALMACÉNGRANEL ^

SILO 3 SILO 4

MEZCLADOR DOSIFICADOR i

fPRENSA

ENFRIAOOR

PELETS

22/Vida Rural^ 15 de septiembre 2006

ENSACADO

comprendida entre 8y 15%. La biomasaleñosa astillada enverde suele tenerbastante humedad(40-60%), por lo quese requiere un seca-do previo, con unconsumo energéticodel orden de las 450kca I/ kg.

Para conseguir eltamaño adecuadode la biomasa al Ile-gar a la prensa, pre-viamente debe tritu-rarse de forma con-veniente. Si la bio-masa inicial es detipo herbáceo, antesde la molienda senecesita un picado(en el caso de que nolo esté), y si se tratade biomasa leñosa,

se requiere un astillado previo.En la molienda, es necesario

que el material esté con un gradode humedad adecuado, ya que siésta es superior al 50%, se pro-duce el cegado de las mallas delmolino, y si es muy baja, se gene-ran importantes cantidades depolvo que hay que eliminar me-diante filtros adecuados. La ener-gía necesaria para el astillado ymolienda depende, como es na-tural, del tipo de material y del ta-maño de la instalación, pero pue-de establecerse en unas 30kcal/kg de material con un 10%de humedad para las astillas y en45 kcal/kg para la molienda, enlas mismas condiciones que elastillado. Esto representa para elastillado un gasto energéticoequivalente al 0,6% de la energíacontenida en las astillas y del 1%en el caso de la molienda.

A su paso por la prensa, la

biomasa se transforma en pe-Ilets, con una densidad del ordende 1.000-1.200 kg,/m3, si bien sudensidad aparente en su pre-sentación a granel suele ser delorden de los 800 kg/m3. Los ci-lindros de biomasa que salen dela prensa presentan a una tem-peratura elevada (80-90°C), porlo que tras ser cortados al tama-ño adecuado (10-30 mm), pasanpor un sistema de enfriado rápi-do que ayuda a eliminar el exce-so de humedad, y acto seguidopasan a la línea de ensacado o aun sistema de almacenamientoadecuado para su distribución agranel ( figura 3).

EI consumo energético de laprensa peletizadora suele serdel orden de las 90 kcal/kg, porlo que el consumo global de laoperación de peletizado, inclu-yendo el secado de la biomasa,puede representar un costeenergético (expresado en ener-gía final) de un 15% sobre el con-tenido energético del pellet (su-puesto de 4.500 kcal/kg). En elcaso de que no hubiera necesi-dad de secar, el gasto energéti-co sería de la tercera parte. Entérminos generales, se puedeconsiderar que el gasto de ener-gía eléctrica para producir 1 kgde pellets (excluyendo el seca-do) está alrededor de 0,1 kWh.

EI tamaño de las plantas pe-letizadoras es muy variable, des-de las pequeñas para uso parti-cular en granjas y cooperativasque producen del orden de 100a 500 kg/h, hasta las plantas in-dustriales de 1.500 a 5.000kg/h. En las plantas de gran pro-ducción se suelen instalarvariaslíneas de peletización en parale-lo, con trabajo a tres turnos.

Según datos facilitados porEneragro, partiendo de materiaprima astillada comprada a unprecio de 48 €/t y considerandoun precio de venta de los pelletsde 108 €/t, la rentabilidad delas instalaciones de peletizaciónpuede estar alrededor del 25%para las de pequeña talla(1.000-10.000 t/año) y superioral 50% para las plantas indus-triales del orden de las 30.000t/año (cuadro II).