Una nueva tecnología de gasificación de biomasa desarrollada en Austria, Syncraft, permite obtener un gas de síntesis de alta calidad que proporciona energía térmica, eléctrica y, además, carbón activo listo para su valorización en el mercado.

Marcel Huber, director de Syncraft

Marcel Huber, director de Syncraft

La compañía se llama Syncraft y es una spin-off del centro de enseñanza Management Center Innsbruck. Fundada por el ingeniero Marcel Huber en 2006, ya ha logrado instalar 5 gasificadores de biomasa con una tecnología única: Lecho Fijo Flotante.

Huber repasó los detalles de la tecnología en la visita a la planta de cogeneración y red de calor de Stadl an der Mur, organizada dentro de la 5ª Conferencia sobre Biomasa en Europa Central (CEBC) que se celebró en Graz, Austria, del 18 al 20 de enero.

El gasificador de 500 kWe se ha instalado como unidad de cogeneración junto a una caldera ya existente de 1,2 MW que suministra energía térmica a una red de calor. De esta manera han aumentado su capacidad de producción de energía térmica y han comenzado a generar electricidad con un rendimiento próximo al 30%. Además, esperan comercializar en breve el biochar, o carbón activo, obtenido como subproducto.

Lecho fijo flotante

Mientras que en reactores clásicos de lecho fijo tanto la gravedad como el flujo de gas son descendentes, y por tanto aumentan la compactación del lecho, estas dos fuerzas trabajan en oposición dentro de los reactores de lecho fijo flotante de SynCraft.

Gracias a esta diferencia menor pero significativa, el lecho de carbón vegetal en el gasificador mantiene un estado ideal de holgura y permeabilidad con independencia de la granulometría de las astillas.

Por otra parte, impurezas y escoria se separan fácilmente en la base del reactor.

Humedad de la astilla, clave

Es fundamental garantizar que la biomasa que entra al gasificador contenga siempre la misma humedad, inferior al 10%, subraya Huber.

Todas las fuentes de calor de baja temperatura que se generan en los procesos de la planta se aprovechan para reducir la humedad la astilla en unos secaderos de suelo, en los que el flujo de aire caliente circula por debajo del firme donde se apila la biomasa y sale por unas planchas metálicas con orificios.

Estos secaderos requieren entre 100 y 150 kW de potencia. La energía liberada en la evaporación de la humedad de las astillas situadas en la base contribuye a calentar el resto de la pila, logrando que, en menos de una semana, se alcance la humedad requerida del 10%. Sencillo y eficiente, asegura Marcel Huber.

Previamente, los troncos han permanecido más de un año a la intemperie perdiendo humedad hasta alcanzar unos valores del 30-35%, la mitad de la que contienen recién cortados.

Las astillas empleadas entran al gasificador limpias de piedras y metal, pero con corteza y finos. Aunque no es necesario realizar cribado, una mejor calidad de la biomasa aumenta el rendimiento del proceso.

Secado de suelo para astillas

Secado de suelo para astillas

Proceso de gran eficiencia

La eficiencia de la unidad es superior al 90%; el 60% de la energía contenida en el biocombustible se transforma en calor y un nada desdeñable 30% en generación de electricidad gracias al sofisticado motor de gas desarrollado por la compañía 2G Energy y que SynCraft incorpora de serie en sus instalaciones.

La energía térmica puede proporcionarse a una temperatura de 95ºC, pero si es necesario se puede entregar en flujos de baja y alta temperatura con temperaturas de suministro de entre 80 y 200 °C. Esta posibilidad representa un factor económico clave en el funcionamiento del gasificador, señala Huber.

Huber afirma que, a pesar de que cuenta con prima a la generación renovable de electricidad, es necesario aprovechar el calor disipado en el motor para que la planta sea rentable.

Esquema de funcionamiiento del reactor gasificador de biomasa Syncraft

Esquema de funcionamiiento del reactor gasificador de biomasa Syncraft

El proceso consta de varias fases:

  1. Pirólisis, durante la cual la biomasa se transforma en biochar –o carbón activo-, un producto de similar apariciencia al original pero notablemente más ligero.
  2. Introducción de aire a 500ºC para transportar las partículas al gasificador
  3. El biochar llega al reactor, donde un flujo de aire a 800ºC separa por gravedad las pesadas impurezas del ligero biochar.
  4. El biochar es gasificado casi por completo, quedando las partículas reducidas a polvo. La baja temperatura dentro del reactor -800ºC- es una de las características más destacables de la tecnología Syncraft, sobre todo teniendo en cuenta la gran eficiencia y calidad conseguidas en el proceso. El gasificador tiene una capacidad de 16 m3 y el lecho fijo flotante ocupa el 80-90% del espacio. El consumo de astilla dentro del reactor es de 300 kg/h.
  5. El gas de síntesis se filtra para retirar los últimos restos de partículas de biochar. Seguidamente se añade agua al carbón activo para facilitar su transporte y manejo libre de polvo.
  6. El gas entra en un enfriador y luego en el condensador térmico donde cede calor a un flujo de agua antes de entrar al motor 2G donde se obtiene energía eléctrica y térmica.

Apenas se produce alquitrán con esta tecnología. La impureza más habitual obtenida durante la gasificación de biomasa es el amoniaco, que aparece disuelto en el agua.

Según Huber, los valores de emisión en todos los elementos se sitúan muy por debajo de los umbrales establecidos en la legislación europea. Un catalizador de oxidación estándar es todo lo que se requiere para depurar los gases de escape.

Otra de las claves del éxito del proceso es mantener un lecho estable, enfatiza Huber, lo que se logra controlando estrictamente la humedad.

El sistema de filtrado consta de 100 filtros de bujía con nitrógeno producido en la propia planta. Se trata de un sistema utilizado en minas de carbón que tiene una vida útil de 20.000 h, sin mantenimiento. Esperan realizar un solo cambio de filtros durante el periodo de operación de la planta.

Cuentan también con dispositivos de enfriamiento para emergencias y almacén de gas para regular la presión antes de entrar a los motores de generación eléctrica.

Investigando desde el motor

Marcel Huber cree que el éxito de la tecnología deriva del modo en que comenzaron a investigar: estudiando las necesidades del motor y de ahí hacia atrás hasta generar un gas muy limpio. Muchas empresas que desarrollan procesos de gasificación, explica, provienen del sector de la incineración y realizan el proceso de forma inversa, desde su expertise.

Biochar compactado. Subproducto de SyncraftCarbón activo

Y por último, el tercer producto de valor obtenido en el gasificador Syncraft es un carbón activo de gran calidad.

Si bien el biochar no fertiliza directamente el suelo, facilita la retención de nutrientes al mejorar la estructura del sustrato. También es valioso como componente en piensos animales para facilitar la digestión; o para encender barbacoas –nos enseñan unas pruebas de biochar prensado en discos de 4 cm de diámetro, realizadas por el técnico Benjamin, en el MCI-.

Benjamin explica que es fundamental controlar la formación de alquitrán en el biochar, pues en en ese caso no se podría aprovechar para los usos antes mencionados.

Todos los sólidos generados en la planta pueden ser devueltos al ciclo de la planta como acondicionadores del suelo, cerrando así el círculo de forma sostenible.


 

Instalacion del gasificador Syncraft en Stadl an der Mur. (Foto de Syncraft)

Instalacion del gasificador Syncraft en Stadl an der Mur. (Foto de Syncraft)

Planta de cogeneración de Stadl an der Mur

El reactor instalado en Stadl –SynCraft®Werk 1200- tiene una potencia térmica de alrededor de 1200 kW y un rendimiento eléctrico de 324 kW.

El sistema está diseñado para cubrir la carga base térmica de la red de calor de la localidad con un 92% de rendimiento, que es lo que permite rentabilizar la instalación, y generar electricidad con un rendimiento de alrededor del 30%.

El calor alimenta directamente a la red de calor de Stadl y la electricidad se vierte a la red regional, por lo que reciben una prima de 22 c€/kWh que concede el Centro Austríaco de Electricidad Verde (OeMAG).

En resumen, la planta producirá 2,5 millones de kilovatios hora de electricidad y unos 5,9 millones de kilovatios hora de calor al año. Además de 3,7 m3 de biochar por día, lo que supone un almacenamiento de 345 toneladas de CO2.

La inversión ha sido de 1,8 millones de euros.

 

 

Ana Sancho/Bioenergy International

Publicado en BIE 35 · Marzo 2017

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