TORREFACCIÓN DE BIOMASA14 Noviembre 2013

XII FORO INIA DE COLABORACION PUBLICO-PRIVADA

PRODUCCION E INDUSTRIA FORESTAL

• La torrefación es un tratamiento termoquímico de la biomasa a temperaturas de200-300ºC en ausencia de oxígeno

• La torrefacción transforma la biomasa en un producto con mejores característicasque la biomasa original lo que reduce los costes de transporte, almacenamiento ymolienda y puede utilizarse en el desarrollo de nuevos productos:

• Aumento del PCI (10-15% en base seca equivalente a un 60-150 % en base húmeda)

1. ¿Que es la torrefación de biomasa? ¿Que cambios p roduce?

• Aumento del contenido en carbono (aumento del 8-13% relativo)

• Disminución del contenido en fibra (reducción del 20-35% relativo)

• Disminución del consumo energético en molienda (disminución del 60-80)%

• Modificación de la química superficial (menos grupos polares)

• Modificación de la estructura de la lignina

• Aumenta la resistente a la actividad biológica, no se degrada

• Disminución de la humedad de equilibrio (<10%)

• Como COMBUSTIBLE:

• Mayor densidad energética (x4) y menores costes de transporte (1/4) (de los pelletstorrefactados 12.0-13.7 Gj/m3 respecto a 3.0-3.2 Gj/m3 de la astilla húmeda)

• Estructura menos fibrosa que reduce el coste de molienda/pulverización (1/3)

• Mayor resistencia al agua y a la actividad biológica lo que la hace mas estable en elalmacenamiento

2. Ventajas

• Combustible más homogéneo y con menor humedad (3-9% de humedad)

• Como MATERIAL:

• Propiedades interesantes para el desarrollo de nuevos productos:

• Mayor estabilidad dimensional

• Resistencia a actividad biológica

• Menor absorción/adsorción de agua/humedad

• Menos fibrosa, pulverizada genera partículas de menor tamaño y más esféricas,

• 2006-2007: Estudio de viabilidad para aplicaciones de co-combustión

• 2007-2008: Evaluación y seleción de tecnologias. Ensayos de laboratorio ypequeña planta piloto.

• 2008-2009: Diseño y contrucción de la planta piloto industrial. Puesta en marcha.

• 2010: Modificaciones en la planta piloto. Traslado de la planta piloto de Noain alCB2G en Aoiz.

HITOS

3. Experiencia de CENER en torrefacción

CB2G en Aoiz.

• 2011: Torrefacción de astilla de haya. Primeras pruebas de peletizado.Desarrollo del modelo del reactor de torrefacción.

• 2012: Torrefación y peletizado de haya y pino.

• 2013: Torrefación y peletizado de pino, paja de cereal y chopo

• Procesado de nuevos materiales : 2014 en el marco del proyecto SECTOR(www.sector-project.eu ):

• Eucalipto, paulonia, poda de olivo y paja de cereal.

Astilla de haya Astilla de pino Paja de cereal Astilla de Chop o

MATERIALES PROCESADOS EN LA PLANTA PILOTO

4. Experiencia de CENER en torrefacción

CARACTERIZACIÓN DE LOS PELETS TORREFACTADOS

Parámetro Haya Pino Paja Chopo

Pérdida de volátiles % base seca 14-22 14-19 13-22 14-23

Índice de molturabilidad de Hardgrove NA 22-26 N.D. N.D. N.D.

Densidad de pila kg/m3 (ar) 620-700 610-650 590-710 610-630

Durabilidad % 96.2-97.2 90.9-95.4 84-97.6 95.0-97.1

5. Experiencia de CENER en torrefacción

Humedad % (ar) 3.7-5.6 5.2-6.2 3.8-8.5 7.6-8.2

PCI GJ/t (daf) 19.6-20.7 20.1-20.5 19.3-19.6 N.D.

C % (daf) 52.0-54.3 53.5-54.2 50.5-51.5 N.D.

H % (daf) ~6.0 5.8-6.2 ~6.2 N.D.

N % (daf) 0.12-0.18 0.12-0.14 0.58-0.77 N.D.

Contenido en cenizas % (db) 1.6-1.8 0.6-0.8 4.8-6.0 N.D.

Contenido en volátiles % (db) 75.6-80.5 76.0-80.0 ~74.8 N.D.

DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESO

6. Balances de masa y energía

Diagrama de flujo de proceso de secado, torrefacción y peletizado

7. Balances de masa y energía del proceso integrado

PLANTAS PILOTO

8. Capacidades de CENER

• Planta piloto de torrefacción con una capacidad deproducción de 150 - 350 kg/h basada en un reactor rotativohorizontal con calentamiento indirecto con fluido térmico(250-300ºC):

• Muy flexible respecto a la granulometría (0,25-40 mm) y ladensidad de la materia prima (50-500 kg/m3)

• Excelente agitación y mezcla minimizando gradientes detemperatura, fácil control de temperatura, con lo que seobtiene un producto extremadamente homogéneo.obtiene un producto extremadamente homogéneo.

• Planta piloto de peletizado con una capacidad de 200-350kg/h

• Molino de martillos: mallas con luz de 2-12 mm• Mezcladora de 2 m3: capacidad de ajuste de la humedad y

uso de aditivos• Prensa peletizadora de 30 kW:

• Diseño “a medida” de la matriz: diámetro del pellet,relación de compresión, numero de canales, etc

• Cambio diseño rodillos

PLANTAS PILOTO / MODELOS TECNO-ECONÓMICOS9. Capacidades de CENER

• Información ensayos planta piloto:• Optimización de las condiciones de operación• Balances de masa y energía• Rendimientos• Caracterización de producto. Optimización de parámetros

de calidad.

• Modelos tecno -económicos :• Modelos tecno -económicos :• Modelo cinético/termodinámico del reactor de torrefacción

• Balances de masa y energía del proceso integrado

• Modelo económico de costes de producción

� Estudios de optimización de costes� Escalado industrial del proceso� Estudios tecno-económicos

AGRADECIMIENTOS

Gracias por su atenciónContacto: Javier Gil: jgil@cener.com

Ines Echeverría: iecheverria@cener.com

Esta infraestructura ha sido cofinanciada a través del Fondo Europeo de Desarrollo Regional(FEDER), Ministerio de Economía y Competitividad y Gobierno de Navarra.

www.cener.com