Calderas de Lecho Fluidificado

Estas calderas tienen una estructura en cuya base disponen de una placa distribuidora que expulsa aire hacia la arena que tiene encima, funcionando como medio de fluidificación y aportando el aire necesario para la combustión.

El lecho de arena se calienta, normalmente mediante un quemador de gas natural, hasta alcanzar la temperatura a partir de la cual se inicia la alimentación de combustible.

La combustión se completa en la parte superior al lecho mediante la inyección de aire secundario, cuyo caudal varía en función del O₂ medido en los gases de combustión.

Funcionamiento y Puesta en Marcha

El proceso de arranque típico es el siguiente:

1. Se arrancan los ventiladores instalados para provocar una ligera depresión en el hogar y proporcionar el aire primario (aire de fluidificación).
2. Con la entrada de aire de fluidificación, se inicia el despegue del lecho de arena y se arranca el calentador auxiliar (generalmente de gas natural).
3. Al alcanzarse la temperatura de operación marcada, se inicia la inyección de biomasa, que al entrar en ignición colabora en el calentamiento del lecho.
4. Cuando la producción de energía alcanza aproximadamente el 50% de la capacidad nominal, se interrumpe el funcionamiento del quemador auxiliar de gas natural.
5. Se considera la caldera arrancada y la operación continúa exclusivamente con el combustible (biomasa) que se aporte al lecho.

Cultivos Energéticos para Biomasa

Se trata de cultivos vegetales, generalmente de crecimiento rápido, destinados a la obtención directa de energía por combustión o a constituir materia prima para fabricar otras sustancias energéticas (como biocarburantes). Se busca la máxima rentabilidad energética y económica. Esta práctica se denomina agroenergética, y busca cultivar especies en sitios adecuados a las características del suelo y geográficas. Existen principalmente dos tipos:

• Biomasa lignocelulósica: Destinada a obtener calor mediante combustión directa en calderas, a menudo previo proceso de desecación, para producción de calor industrial o generación de vapor.
• Cultivos para Biocarburantes: Materias primas para producir combustibles en estado líquido (bioetanol, biodiésel) o gaseoso (biogás) para motores de combustión interna, como aceites vegetales en diferentes grados de transformación.

Cultivos Tradicionales con Potencial Energético

Son aquellos que históricamente se han utilizado no solo para la alimentación, sino también para la generación de productos industriales o energéticos. Algunos ejemplos:

• Cebada y trigo: Populares energéticamente, ya que su proceso de fermentación alcohólica para obtener bioetanol es muy conocido.
• Caña de azúcar: Especie ideal por su alta productividad y contenido en azúcares fermentables para bioetanol.
• Sorgo dulce: Buen rendimiento en biomasa y azúcares fermentables.
• Maíz: Tradicionalmente usado para bioetanol (especialmente el grano), aunque también se investiga el aprovechamiento del tallo azucarado.
• Remolacha azucarera: Materia prima para conseguir bioetanol mediante fermentación.
• Mandioca (Yuca): Alto contenido en almidón, con buen rendimiento para alcanzar una producción alta de etanol.
• Cítricos: Sus residuos (cáscaras) pueden contener compuestos como el d-limoneno (citrolina), con poder energético similar al gasóleo, aunque su aprovechamiento energético directo es menos común.
• Girasol: Principalmente para producción de aceite (biodiésel), pero también se aprovechan subproductos para piensos, jabones y biomasa residual.
• Plantas forestales de crecimiento rápido: Especies como eucalipto, sauce o álamo son cultivadas específicamente para ser transformadas en energía (astillas, pellets).

Procesos de Aprovechamiento Energético de la Biomasa

La biomasa puede transformarse en diferentes formas de energía útil mediante diversos procesos:

Energía Térmica

El calor se genera gracias a procesos termoquímicos, principalmente la combustión directa de la biomasa. Se utilizan diversos formatos como pellets (muy comunes en el sector doméstico y terciario), huesos de aceituna, astillas, leña, etc., en calderas y estufas adecuadas.

Energía Mecánica (Biocarburantes)

La energía mecánica es fundamental en el sector del transporte. Los biocombustibles (líquidos como bioetanol y biodiésel, o gaseosos como biogás/biometano) sustituyen o se mezclan con combustibles fósiles. Estos permiten a los motores de combustión interna realizar su ciclo (mezcla aire-combustible y combustión) para generar movimiento. Muchos biocarburantes están disponibles en estaciones de servicio.

Energía Eléctrica

La generación de electricidad a partir de biomasa se realiza habitualmente mediante ciclos termodinámicos. La combustión de la biomasa genera calor (energía térmica), que se utiliza para producir vapor. Este vapor mueve una turbina (energía mecánica), la cual está acoplada a un generador que produce electricidad (energía eléctrica).

Gestión de Residuos Sólidos Urbanos (RSU)

La gestión integral de los RSU incluye varias etapas fundamentales para minimizar su impacto ambiental y aprovechar sus recursos:

Etapas Principales

1. Pre-recogida: Manipulación inicial de los residuos en el punto de generación, incluyendo la separación en origen (selección de residuos reciclables, orgánicos, etc.) por parte del propio usuario.
2. Recogida: Recolección de los residuos separados o mezclados. Las soluciones típicas incluyen camiones recolectores específicos para cada fracción y, en algunas zonas, sistemas de recogida neumática.
3. Transporte: Traslado de los residuos desde los puntos de recogida hasta las plantas de tratamiento, estaciones de transferencia o instalaciones de eliminación, a menudo compactándolos previamente para optimizar el transporte.
4. Tratamiento: Transformación, Valorización Energética o Eliminación: Los residuos recogidos selectivamente o la fracción resto pueden ser tratados de diversas formas: transformados para conseguir nuevos materiales (reciclaje), valorizados energéticamente para generar energía (térmica y/o eléctrica) o, como última opción, eliminados en vertederos controlados.

Procesos de Tratamiento y Valorización

Existen diversos procesos para tratar la fracción orgánica o la mezcla de RSU:

• Compostaje: Proceso biológico aeróbico (con presencia de oxígeno) que degrada la materia orgánica de los RSU mediante la acción de microorganismos. Consta de varias fases (mesófila, termófila, maduración) y produce compost, un fertilizante orgánico.
• Biometanización (Digestión Anaerobia): Proceso biológico anaeróbico (sin oxígeno) de la fracción orgánica de los residuos. Se obtiene biogás (rico en metano, CH₄, utilizable energéticamente) y un producto sólido estabilizado llamado digestato, que puede usarse como fertilizante.
• Gasificación: Proceso termoquímico que transforma la materia orgánica en un gas combustible (gas de síntesis o syngas, compuesto principalmente por CO, H₂ y CH₄) mediante oxidación parcial a alta temperatura y con un agente gasificante (aire, oxígeno, vapor). Este gas puede usarse para generar calor y/o electricidad.
• Hidrogenación: Proceso termoquímico en el que se transforma la materia orgánica de los RSU en combustibles líquidos o gaseosos mediante reacción con hidrógeno (H₂) o compuestos donantes de hidrógeno (como CO y H₂O) a altas temperaturas y presiones.
• Pirólisis: Proceso termoquímico de descomposición térmica de la materia orgánica en ausencia de oxígeno. Se obtienen productos en estado gaseoso (syngas), líquido (bioaceites o alquitranes) y sólido (carbonilla o char).
• Oxidación Húmeda: Proceso químico que logra oxidar la materia orgánica en suspensión o disolución acuosa a altas temperaturas y presiones, obteniendo principalmente H₂O, CO₂ y compuestos orgánicos más simples o inertes.
• Incineración (Valorización Energética): Combustión controlada de los RSU con recuperación de energía. Reduce drásticamente el volumen de residuos y genera calor que puede aprovecharse para producir electricidad o para usos térmicos. Requiere sistemas de depuración de gases.
• Lixiviados: No es un proceso de tratamiento, sino un subproducto. Son los líquidos contaminantes que se generan por la percolación de agua a través de la masa de residuos (especialmente en vertederos) y por la descomposición de la materia orgánica. Deben ser recogidos y sometidos a un tratamiento de depuración específico.

Ventajas del Uso de Biomasa

La utilización de la biomasa como fuente de energía presenta múltiples beneficios:

• Es un combustible renovable, gestionado de forma sostenible.
• Permite una fácil gestión y almacenamiento en comparación con otras renovables intermitentes.
• Puede generar tanto energía térmica como eléctrica, adaptándose a diversas necesidades.
• Considerada respetuosa con el medioambiente, con bajas emisiones netas de CO₂ (ciclo de carbono neutro si la gestión es sostenible).
• Es una tecnología segura y madura.
• Contribuye a reducir la dependencia energética exterior al utilizar recursos locales.
• Existe un importante potencial y disponibilidad de recursos biomásicos (forestales, agrícolas, residuos).
• Presenta costes competitivos frente a los combustibles fósiles en muchas aplicaciones.
• Favorece el reciclaje y la valorización de residuos, disminuyendo la cantidad que va a vertedero.
• Fomenta la creación de empleo local, especialmente en el ámbito rural.