Resultados

Avances en el Proyecto Biomasa-AP en 2019

Tal y como estaba previsto, se finalizó la Actividad 1 del proyecto, relativa a la selección y recogida de las biomasas objeto de estudio en la Eurorregión: restos de poda de vid, kiwi y matorrales. El análisis de los principales productores de los sectores de la biomasa y la evaluación del potencial de las biomasas seleccionadas han concluido que en la Eurorregión existen aproximadamente un 1 millón de hectáreas de superficie con masas de matorrales sin arbolado, de las que Galicia tiene el 53% y el Norte de Portugal el 47% restante. Dentro de las áreas con mayor concentración de matorrales, están las provincias de Ourense y Lugo en Galicia, y Alto Tras-os-Montes y Douro en el Norte de Portugal.

Además, en la misma área se dispone de más de 108 mil ha de viñedo, de las que el 80% se encuentran en el Norte de Portugal, y unas 2.500 ha de kiwi, de las que el 72% se encuentra en el Norte de Portugal.

La biomasa que presenta una mayor potencialidad desde el punto de vista cuantitativo, es la procedente de los matorrales. Sin embargo, se ha realizado una estimación más realista del potencial energético, considerando varios aspectos:

1.- Se han clasificado las superficies de matorrales en tres rangos de pendiente media. 0-20%, 20-35% y >35%, considerándose inviable la mecanización de las áreas con más de 35%, siendo eliminadas estas áreas del estudio.

2.- Se aplicó un valor medio de carga de biomasa por ha, en función del tipo de masa de matorral (Tojo – Retamas – Brezos), y se corrigió la superficie en función de la Fracción de Cabida Cubierta del Matorral.

3.- Se aplicó un rendimiento medio de los equipos de recogida del 70% en peso.

4.- Se estimó, que del total de superficie mecanizable, un 30% no será posible ser aprovechada por otros aspectos como pueden ser pedegrosidad, tamaño parcela, …

5.- Se consideró un período o turno de 8 años, para realizar el aprovechamiento de las masas existentes.

Tomando en consideración estos aspectos, se evaluó que existe un potencial de superficie mecanizable de entorno a las 500 mil hectáreas equivalentes de matorral con una cobertura de 100% de cabida cubierta. De esta forma las existencias potenciales de matorral, contemplando las áreas mecanizables por pendiente, sería de cerca de 25 M de toneladas verdes de biomasa.

De esta forma, se estima que la posibilidad anual de aprovechamiento de masas de matorrales en la región Galicia – Norte de Portugal, podría llegar a alcanzar 1,5 M de toneladas de biomasa en estado verde, que equivaldría energéticamente a más de 341.000 tep (tonelada equivalente de petróleo).

 

 

En el caso del viñedo, en la euroregión hay algo más de 108.000 ha de viñedo, de las cuales el 80% se encuentran en la región Norte de Portugal. De toda esta superficie, existen áreas donde es imposible realizar la mecanización de la recogida de las podas, sobre todo por accesibilidad, tipo de cultivo y anchura de las calles. Por ello, se estimó para cada una de las denominaciones de origen, tanto de Galicia como de Portugal, unos factores de corrección.

De esta forma, se estima que podría ser viable la mecanización en el entorno de las 55.000 ha. Sin embargo, todavía existen otros factores que van a hacer inviable en algunas situaciones como puede ser el tamaño de la parcela, la utilización de prepodadoras o la utilización de otros sistemas de tratamiento de los residuos. Con estos últimos condicionantes, se estima que podría ser viable la recogida de restos de poda en el entorno de las 38.000 ha.

Considerando que de media, una ha de viñedo genera 3 t de restos de poda en estado verde, de las que se podría recoger unas 2 t verdes, tendríamos un potencial de unas 75.000 t año de biomasa verde procedente de poda de viña, que equivaldría energéticamente a unos 17.000 TEP (toneladas equivalentes de petróleo).

En el caso del kiwi, en la euroregión hay unas 2.500 ha de plantación, de las cuales el 72% están en la región norte de Portugal y el resto prácticamente en las provincias de Pontevedra y A Coruña. Como habitualmente estas plantaciones están preparadas para posibilitar su mecanización, y además suelen disponer en su mayor parte de un tamaño relativamente grande, se ha considerado que prácticamente es viable recoger las podas en todas las explotaciones. Limitantes como la altura de los alambres de sujeción, sÍ deben ser tenidos en cuenta en la selección del equipo a utilizar para la recogida.

Considerando que de media, se generan anualmente 4,65 t verdes de biomasa por ha, y que de estas aproximadamente un 77% es posible recogerlas, se estima que el potencial de aprovechamiento de biomasa de poda de kiwi en la euroregión es de unas 9.000 t en estado verde, lo que equivale energéticamente a 1.300 TEP (toneladas equivalentes de petróleo).

Por otro lado, siguiendo el curso marcado en el proyecto y tras el testeo de las tecnologías de recogida de biomasa seleccionadas, el equipo de Biomasa-AP ya dispone de interesantes resultados derivados de dichos ensayos.

La recogida de podas de kiwi en las diferentes parcelas ensayadas muestra productividades que pueden oscilar desde los 1.650 kg/ha hasta unos valores máximos de 7.000 kg/ha, lo que supone un valor medio que ronda los 4.650 kg/ha. En el caso de la recogida de biomasa no sólo es importante la cantidad de restos recolectados sino también aquella biomasa que la maquinaria no es capaz de recoger pero que se encuentra igualmente disponible sobre el terreno. En el caso del kiwi, se obtuvo un valor medio de podas no recogidas de 1050 kg/ha, lo que supuso una eficiencia en la recogida que osciló entre un 74 y un 80%. Estos datos se han traducido en una capacidad de trabajo de la maquinaria empleada de entre el 0,88 y 1,80 ha/h en función de las condiciones de la parcela de ensayo.

En el caso de la vid, los valores se ven ligeramente disminuidos alcanzando productividades máximas de 5.150 kg/ha y mínimas de 1.973 kg/ha, representando una productividad media de 1.611 kg/ha menos. Con respecto a las podas no recogidas, el valor fue muy similar al obtenido en el caso del kiwi, alcanzándose un valor medio de 1.042 kg/ha. Sin embargo, la menor densidad del material depositado supuso una disminución de la eficiencia de recogida hasta un valor medio del 65%. En este caso, la capacidad de trabajo máxima lograda ha sido de 1,05 ha/h a una velocidad de trabajo de 3,8 km/h, registrándose una capacidad mínima de 0,57 ha/h a velocidades comprendidas entre los 2,2 y 2,7 km/h.

La variabilidad de las condiciones disponibles de cada una de las parcelas ensayadas tales como la concentración de las podas en las líneas o en las cabeceras, la altura del emparrado o las características del suelo (rugosidad, afloramientos, etc.) condicionaron de manera significativa la eficiencia de la maquinaria específica de recolección empleada.

Lo mismo ha ocurrido con el matorral, donde la mezcla de matorral de tojo con otras especies, una pendiente media del 25% con zonas de mayor pendiente de hasta 30-35 % son factores que contribuyen a la variabilidad en la productividad, rendimiento y densidad del material recogido.

Ya en el ámbito de la Actividad 2, orientada al diseño, preparación y optimización de biocombustibles sólidos, el material recogido fue pretratado con el objetivo de alcanzar unas condiciones idóneas para su posterior densificado. El primer paso para lograrlo fue someter dicho material a un proceso de secado. Esta operación se llevó a cabo combinando secado natural y forzado. Durante el proceso se observó que algunas de las tipologías de biomasas estudiadas permitían su secado natural en big-bag ventilados durante días e incluso semanas, reduciendo su contenido en humedad de manera considerable.

Sin embargo, se pudo observar que la humedad existente en tipologías como las podas de kiwi provocaba que éstas comenzaran a compostar a los pocos días de ser recogidas.

Tras el proceso de secado, el material fue sometido a trituración con el fin de reducir el tamaño hasta unas dimensiones adecuadas para ser tratado en los equipos de densificación (briquetado y pelletizado). Además, se llevó a cabo una separación granulométrica para obtener un tamaño de partícula adecuado. Esta separación granulométrica permite a su vez la separación de aquellas fracciones con mayores contenidos en cenizas.

Los numerosos problemas con los que se ha topado el equipo técnico a la hora de pretratar una de las biomasas objeto de estudio, las podas de coníferas, ha hecho descartar a esta biomasa residual como posible materia prima para la obtención de un nuevo biocombustible sólido, no resultando viable su aprovechamiento bajo las condiciones de trabajo usadas en el proyecto.

En el último semestre del año las principales novedades del proyecto están relacionadas con las tecnologías de aprovechamiento energético de las tipologías de biomasas no valorizadas de alto potencial seleccionadas (Actividad 3).

En la actualidad se están realizando ensayos de valorización energética (combustión, gasificación y microcogeneración) con los primeros biocombustibles sólidos en forma de pellets y briquetas. Estos biocombustibles han sido elaborados sin selección de fracciones, lo que se estima que supondrá una mayor rentabilidad del proceso, ya que de este modo se aprovecha gran parte de la materia prima recogida. En biomasas como las podas de kiwi, se ha detectado la necesidad de añadir un aditivo ligante para favorecer la compactación del material durante el densificado, evitando que éste se disgregue fácilmente y mejorando a su vez su comportamiento durante los ensayos. Los resultados obtenidos hasta el momento son altamente prometedores prácticamente equiparables a aquellos obtenidos con biomasas empleadas habitualmente como biocombustibles.

A su vez, técnicos especializados están trabajando en el diseño 3D en CAD, en la definición del modelo numérico a utilizar y en las posteriores pruebas del modelo y simulación fluido-dinámica de los citados procesos con el fin de predecir el comportamiento de los nuevos biocombustibles y extrapolar los datos obtenidos a escala real.

Teniendo en cuenta el papel fundamental que juega la biomasa para cumplir, no sólo con las prioridades marcadas por las estrategias regionales de investigación e innovación de Galicia y Portugal, sino también con los objetivos marcados para la Unión Europea para los próximos años en materia de Energía, el proyecto contempla la creación de una Red Transfronteriza de biomasa que permita poner en contacto a todos los agentes implicados en la cadena productiva y compartir todos aquellos avances que se logren en el campo de la biomasa.

Esta Red que se apoya en una herramienta online ya desarrollada y activa, entrará en funcionamiento a partir de enero de 2019. Además, el equipo de Biomasa-AP tiene proyectado la celebración de cursos de formación presenciales y online, tanto en Galicia como en Portugal, que contemplan la impartición de módulos ambientales, técnicos y económicos con el objetivo de formar tanto a agentes públicos como privados en materia de biomasa, fomentando el uso de la misma en ambos lados de la frontera.

Avances en el Proyecto Biomasa-AP en 2018

Durante el primer semestre 2018, el proyecto Biomasa-AP ha realizado avances importantes en el campo de la selección y recogida de las 4 tipologías de biomasas no valorizadas pero de alto potencial escogidas en el proyecto (restos de poda, matorrales, kiwi y vid). Estos residuos biomásicos resultantes de actividades agroforestales no solo no se utilizan sino que el agricultor se ve obligado, en muchos de los casos, a la quema para evitar su acumulación o la proliferación de plagas.

Resultados Biamasa AP

Tras la identificación de los principales productores de biomasa según sector (bodegas de diferentes denominaciones de origen, productores de kiwi, etc.) y ubicación geográfica, se han seleccionado una serie de parcelas, situadas tanto en Galicia como en Portugal, donde se ha llevado a cabo la recogida de biomasa, el testeo de las diferentes tecnologías seleccionadas en el proyecto y la cuantificación de cargas de combustibles.

Esta labor ha permitido no sólo recolectar la biomasa necesaria para llevar a cabo la elaboración de los biocombustibles sólidos (pellets y briquetas) sino también la obtención de datos necesarios para analizar la viabilidad técnico-económica de los sistemas de recolección (cuantificación de cargas, consumos, etc) y elaboración de estudios de impacto.

Además, tras el estudio del estado del arte y la asistencia a diferentes ferias especializadas en maquinaria de recogida agrícola y forestal, se realizó un análisis comparativo de diferentes tecnologías de recolección y se identificaron aquellas más apropiadas a las regiones de Galicia y Norte de Portugal, adquiriendo y optimizando dos de estos equipos (de baja inversión y fácil manejo) a la par que se implementaron mejoras en uno de los prototipos, el Retrabío (diseñado por uno de los socios del proyecto), especialmente proyectado para la recogida de matorral. Mientras que los dos primeros equipos van acoplados a un tractor, el Retrabío se trata de un equipo integral de recogida y tratamiento de biomasa.

Evaluación del potencial

Otro de los puntos de interés en el proyecto, cuya finalización en tres meses se hará realidad, es la evaluación del potencial disponible de cada uno de los residuos biomásicos seleccionados en la Región de estudio. Para ello, se han utilizado sistemas de información geográfica y numerosas horas de trabajo que han darán como resultado final un estudio de especial interés para todos aquellos agentes involucrados en la cadena de valor de la biomasa.

Resultados biomasa

Paralelamente a la evaluación del potencial disponible, los técnicos involucrados en las primeras etapas del proyecto han realizado la caracterización básica de las biomasas residuales seleccionadas (cuantificación de cargas/ha, altura, densidad,…) y se ha comenzado con la caracterización energética de la biomasa en bruto (poder calorífico, contenido en cenizas, humedad,…). Ya se han confeccionado los primeros biocombustibles sólidos (pellets y briquetas) a partir de la biomasa bruta, sin separación de finos o de aquellas fracciones de menor calidad, y su comportamiento en procesos de combustión será evaluado en los próximos meses mediante un análisis rápido de combustibilidad. En función de los resultados obtenidos se evaluará la opción de eliminar finos y aquellas fracciones de menor calidad con el fin de obtener un combustible que proporcione un mayor rendimiento.

Gracias al know-how del equipo investigador y a la vigilancia tecnológica realizada, desde Biomasa-AP se han seleccionado 4 tipos de aditivos (caliza, dolomita, hidróxido de calcio y caolín) que serán añadidos, en un bajo porcentaje, durante el proceso de pelletizado/briquetado. La incorporación de estos aditivos persigue la reducción de las emisiones de partículas, mejora de los rendimientos de combustión, así como aumentar la durabilidad de los nuevos biocombustibles. Pero esto no es todo, en los próximos meses y gracias a las diferentes pruebas realizadas, se seleccionarán aquellos biocombustibles con mayor potencial de aprovechamiento energético. Su valorización mediante diferentes tecnologías de aprovechamiento (sistemas de combustión, gasificación y microcogeneración) permitirá obtener resultados novedosos en el sector de la biomasa. Además, cada tecnología de aprovechamiento irá acompañada del modelado CFD y simulación fluidodinámica que permitirá predecir el comportamiento teórico de los diferentes biocombustibles sólidos elaborados.

Resultados biomasa
Resultados biomasa

Desde el inicio del proyecto y para poder analizar el comportamiento de los nuevos biocombustibles en el lecho, tres de los socios implicados en Biomasa-AP han adaptado y dotado sus laboratorios de toda la tecnología necesaria para realizar diferentes pruebas de valorización energética. A todos estos equipos se les ha acoplado la sensórica adecuada para realizar mediciones de diferentes parámetros de interés (temperatura de los gases de escape, temperatura del lecho, etc.) durante el transcurso de los ensayos. Asimismo se analizará la composición de los gases emitidos, la cantidad de partículas producidas por los nuevos biocombustibles, composición y cantidad de cenizas producidas. Los resultados obtenidos en las diferentes pruebas permitirán determinar el potencial de los combustibles elaborados a partir de las 4 tipologías de biomasas no valorizadas pero de alto potencial en la Eurorregión.

A su vez, con el objetivo de dar la mayor difusión posible al proyecto y durante el tiempo transcurrido hasta la fecha, desde Biomasa-AP se ha hecho una intensa labor de comunicación entre la que se puede destacar la emisión de diferentes tareas realizadas en programas como “O Agro” o “A Labranza” emitidas en la televisión de Galicia, participación en diferentes ferias y congresos como la Feria de la Energía de Galicia (Silleda), la Feria Forestal de Galicia en Sergude (Santiago de Compostela) o el mayor congreso técnico-científico del sector vitivinícola en Europa, Enoforum, celebrado en Zaragoza. Además, esta labor de difusión se extiende más allá de la Comunidad Autónoma de Galicia, llevándose a cabo también la retransmisión de parte de la actividad realizada en medios de comunicación portugueses (cadena de televisión pública RTP). Pero la labor difusión no se acaba ahí, se ha publicado un artículo sobre el proyecto en una revista especializada, diferentes notas de prensa en distintos medios y se ha llevado a cabo la creación de la página web del proyecto.

Futur ENERGY

Para concluir, se puede decir que la valorización energética y el trabajo planteados en Biomasa-AP permitirán la disminución de los costes de gestión de residuos de los sectores forestal y agrícola, la implantación de mejores sistemas de recogida de residuos y la obtención y comercialización de nuevos biocombustibles, mejorando, en definitiva, la competitividad de los sectores agrícola y forestal. Todo ello favorecerá una mejor eficiencia de los recursos naturales y el desarrollo de un sector económico “verde”, hechos de vital importancia para convertir a la biomasa en un polo de desarrollo en la Eurorregión.

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