El proyecto LIFE + ENERBIOSCRUB, que comenzó su andadura en junio de 2014, evoluciona favorablemente dentro del planteamiento inicial propuesto en cuanto a las actividades experimentales a realizar. Así, con la mayor parte de horas de desbroce de matorral cubiertas y habiendo estudiado el pretratamiento (secado, molienda y peletizado) para obtener biocombustibles sólidos a partir del material recién cosechado, se está procediendo al estudio de su combustión.

De este modo, investigadores del CEDER-CIEMAT vienen realizando ensayos de combustión en dos calderas con biomasa de matorral astillada o peletizada, cuyo origen es el siguiente:

  • Escoba de Las Navas del Marqués (Ávila).
  • Una mezcla de brezo y escoba de Figueruela de Arriba (Zamora).
  • Jara de Lubia (Soria).
  • Tojo de As Pontes (La Coruña).

Las calderas utilizadas en los ensayos son: una de 40 kWt de uso doméstico y alimentada con pélets y otra de 500 kWt que podría ser destinada a uso residencial o industrial y alimentada con biomasa triturada. Ambas son de parrilla móvil y se encuentran monitorizadas de modo que durante la combustión pueden registrarse las distintas variables de operación y las emisiones gaseosas y de partículas. En la Figuras 1 y 2, se muestran imágenes de la biomasa de escoba alimentada en las dos calderas y de la parrilla correspondiente a cada una de ellas.

Figura 1. Parrilla de la caldera de 40 kWt localizada en el CEDER-CIEMAT y pélets de escoba utilizados

Figura 2. Parrilla de la caldera de 500 kWt localizada en el CEDER-CIEMAT y escoba triturada utilizada

Del estudio inicial de las biomasas utilizadas ha de destacarse que, en todos los casos, el contenido en ceniza del material recolectado directamente en campo no supera el 2%, estando su poder calorífico inferior en base seca alrededor de los 19 MJ/kg, que es un valor similar al que tienen los pélets comerciales de alta calidad. Sin embargo, es destacable el mayor contenido en nitrógeno de los matorrales utilizados, cuyo valor es superior al analizado en pélets comerciales A1 y del mismo orden que el de algunas pajas de trigo analizadas en el CEDER-CIEMAT. Ha de indicarse también que los matorrales utilizados presentan un mayor contenido en azufre y cloro que los pélets comerciales, aunque no alcanzan los valores que presentan las biomasas herbáceas, como por ejemplo las citadas pajas de trigo. Este hecho podría conducir a mayores emisiones de NOx, SO2 y HCl, a una mayor deposición de ceniza en los tubos de intercambio de calor y a un incremento en la velocidad de corrosión de la caldera, cuando se compara con la combustión de pélets de madera de alta calidad.

En los ensayos de combustión realizados con pélets de 8 mm en la caldera de 40 kWt se han obtenido rendimientos térmicos entre el 80 y el 90%. Por otro lado, con respecto a las emisiones, en la Tabla 1, se muestran los valores medios registrados durante el período estacionario, donde puede verse que, en general, los matorrales ensayados producen emisiones elevadas de NOx si se comparan con las que genera un pélet de calidad A1. Además, ha de ponerse especial atención a la emisión de partículas, especialmente en el caso de la escoba, y a la emisión de SO2 y HCl, donde el tojo parece ser la biomasa más desfavorable.

Valores medios de la composición del gas durante el régimen estacionario en los ensayos con pélets de 8 mm

Parámetro Escoba Escoba + Brezo Jara Tojo Pélets comerciales A1
O2 (%) b.s. 8.0 7.7 8.3 8.2 8.1
CO2 (%) b.s. 11.3 13.0 12.7 12.3 12.7
CO (mg/Nm3) b.s. (1) 623 60 71 22 295
NOx (mg/Nm3) b.s. (1) (2) 388 482 373 601 140
SO2 (mg/Nm3) b.s. (1) 7.0 79 59 132 13
HCl (mg/Nm3) b.s. (1) 2.9 13 7.4 60 0.34
COT (mg C/Nm3) b.s. (1) (3) 3.3 1.7 1.7 1.7 1.2
Partículas (mg/Nm3) b.s. (1) 235 135 32 40 97

b.h.: base húmeda; b.s.: base seca

(1): referido al 10% de O2.

(2): suma de NO y NO2, expresados como NO2.

(3): expresados como C.

 

Se ha analizado también la tendencia a la sinterización de los distintos combustibles y, con la excepción de los pélets de escoba, en todos los ensayos en la caldera de 40 kWt se ha registrado la formación de escorias de elevada resistencia a la disgregación sobre la parrilla .

Actualmente se están realizando los ensayos en la caldera de 500 kWt utilizando biomasa triturada, constatándose que, hasta el momento, no se producen escorias. En los próximos meses se dispondrá de más datos sobre el comportamiento de la biomasa de matorral en esta caldera.

Con la finalidad de poder evaluar la influencia del tipo de quemador de las calderas domésticas en cuanto a emisiones y formación de escorias con este tipo de biomasa, se han llevado a cabo ensayos utilizando pélets de escoba + brezo en una caldera de afloración de 60 kWt y se ha variado la morfología del combustible (pélets de menor diámetro y material triturado) y las condiciones de operación en la caldera de 40 kWt, obteniéndose algunos resultados favorables en cuanto a la formación de escorias. Con esto, tanto la tecnología de combustión como la morfología del biocombustible definen en gran medida el tipo de lecho que se forma y la existencia de puntos calientes en el mismo, con lo que el uso de estos matorrales en combustión sin que se registren problemas de operación en la extracción de ceniza es posible.

Además de los ensayos en planta piloto descritos, el proyecto cuenta con una acción demostrativa de la utilización de los biocombustibles en aplicaciones industriales y residenciales, sirviendo la información obtenida en las plantas piloto como base. Esta acción demostrativa se está llevando a cabo en instalaciones de Las Navas del Marqués, Cuéllar, Fabero y Garray.

VIDEO: desbroce de matorral de jara en Soria

Irene Mediavilla. Invesigadora del CEDER-CIEMAT

Artículo publicado en BIE31

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