Densificación y torrefacción de biomasa de chumbera (Opuntia SPP) y jara (Cistus SPP)

El suministro de energía a nivel mundial está basado en recursos procedentes en su mayoría de combustibles como el petróleo, el carbón y el gas natural. Estos recursos son limitados, mientras que la demanda energética del ser humano no hace más que crecer. Así pues, se hace necesaria la búsqueda de fuentes de energía alternativas que satisfagan dicha demanda. La cada vez mayor concienciación de nuestra sociedad acerca de la necesidad de cuidar el medio ambiente ha situado a las energías renovables como una de las alternativas más sólidas a los combustibles fósiles, y dentro de ellas a la energía de la biomasa. Una de las formas de aprovechamiento de la energía de la biomasa más empleadas es en forma de pellets y briquetas, siendo tradicionalmente los materiales más empleados para su fabricación residuos de madera aserrada. Si el empleo de estos biocombustibles sólidos continúa creciendo, es evidente que se hará necesaria la exploración de nuevos materiales, puesto que la competencia con industrias como la del papel u otras industrias madereras así como la no disponibilidad de este tipo de recursos en cualquier lugar, puede llevar a un incremento en el precio de esta fuente de energía. El presente proyecto expone el estudio experimental llevado a cabo acerca de la peletización y torrefacción de biomasa de jara y chumbera, materiales con poca tradición en su empleo como biocombustibles sólidos. El proyecto consta de tres partes: En la primera de ellas se caracteriza biomasa de jara y se fabrican con ella pellets en una máquina peletizadora a escala de laboratorio, estudiándose diferentes condiciones de presión y temperatura. Así mismo, se caracterizan y clasifican los pellets obtenidos en términos de calidad conforme a la norma ISO 17225: 2014. Este estudio queda englobado dentro de otro más amplio llevado a cabo por el grupo de investigación UPM de Agroenergética, en el cual se caracterizan y peletizan distintas biomasas leñosas y herbáceas. Los resultados obtenidos se comparan en todo momento a los obtenidos para el pino, biocombustible sólido de extendido uso. En la segunda parte se lleva a cabo la optimización de las condiciones de peletizado de biomasa de chumbera en lo que a presión y temperatura se refiere, para lo cual se idea y desarrolla una metodología de trabajo que permita cumplir este propósito. Así mismo, de nuevo se caracterizan y clasifican los pellets obtenidos conforme a los estándares de calidad de la norma ISO 17225: 2014. En la tercera y última parte se combina la técnica del peletizado con la de torrefacción, que produce mejoras en la calidad de la biomasa incrementando su poder calorífico y por consiguiente su densidad energética. Para ello, se producen pellets de chumbera a las condiciones óptimas determinadas en el apartado anterior, utilizando como materia prima mezclas de chumbera y chumbera torrefactada en diferentes proporciones. Una vez obtenidos estos pellets, se determinan los porcentajes de biomasa seca y torrefactada que proporcionan la mejor calidad. Las durabilidades y densidades de los pellets de jara y pino aumentan cuando se incrementan la temperatura y presión de peletizado, aunque ambos parámetros son más sensibles a los cambios en la primera. Además, el cambio es más acusado cuando la temperatura se incrementa de 20ºC a 80ºC en el caso del pino y de 80ºC a 100ºC en el caso de la jara, siendo menos acusado para temperaturas superiores. Los pellets de pino alcanzan los más altos niveles de calidad tanto para uso doméstico y comercial como para uso industrial (clases A1 e I1). La jara sin embargo no cumple los requerimientos para ningún nivel de calidad, debido a su alto contenido en cenizas. Las condiciones determinadas como óptimas para la fabricación de pellets de chumbera que posean una durabilidad igual o superior al 97.5% son 80ºC y 91.9 MPa. Los pellets obtenidos en dichas condiciones cumplen los máximos estándares de calidad en cuanto a durabilidad y densidad aparente pero desafortunadamente, características inherentes a la propia biomasa tales como su bajo poder calorífico o su alto contenido en cenizas no permiten su pertenencia a ninguna de las clases de calidad de acuerdo a la norma ISO 17225: 2014. La evaluación de las características de los pellets obtenidos con diferentes porcentajes de chumbera seca y chumbera torrefactada revelan que la proporción óptima de ambas biomasas para su fabricación es un 25% de material torrefactado y un 75% de material seco. Esta proporción maximiza el crecimiento en la densidad energética aparente de los pellets, puesto que la inclusión de mayores porcentajes de materia torrefactada provoca un descenso de la densidad real del material que no se ve compensado por el aumento en el poder calorífico