E N E R G I A S

X I L O G E N E R A D A S

Luis Ortiz

AGRADECIMIENTOS

En la elaboracin de este manual ha participado activamente mi estimado colegay colaborador D. Jos Luis Mguez Tabares, Ingeniero Industrial y Profesor delDepartamento de Ingeniera Mecnica de la Universidad de Vigo, que se ha encargadode la supervisin tcnica de algunos temas y ha participado en la redaccin de losmismos.

Asimismo, quiero agradecer la valiosa colaboracin prestada por Da. TeresaOrtega Andrs ( Titulada en Idiomas ), que se ha encargado de realizar las traduccionesde los documentos originales publicados en otros idiomas, as como de la mecanizaciny maquetado del libro.

Por ltimo, aprovecho esta ocasin para hacer constar mi reconocimiento a mibuen amigo D. Eduardo Rubiales Camino, Director de la Escuela Universitaria deIngenira Tcnica de Industrias Forestales de Pontevedra, por haber tenido el buen criteriode incluir la Asignatura de Energas Xilogeneradas en el Plan de Estudios de estaEscuela y por haber apoyado y potenciado el desarrollo y consolidacin de novedosasdisciplinas como sta.

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Vigo, Octubre de 1994.

Dr. Luis Ortiz Torres(Ingeniero de Montes)

A MAY

PRESENTACIONEl presente documento es un manual prctico de ingeniera, que servir de guin

para el desarrollo de la asignatura "Energas Xilogeneradas". Entendemos por "EnergasXilogeneradas" todas aquellas formas de energa que es posible generar a partir de lamadera y sus derivados en sus diferentes formas y presentaciones.

Esta disciplina se imparte por primera vez en la Universidad Espaola en laEscuela Universitaria de Ingeniera Tcnica de industrias Forestales de Pontevedra, comoconsecuencia de la creacin de nuevas Titulaciones y Planes de Estudios a partir de laentrada en vigor de la Ley de Reforma Universitaria.

Esta materia se encuentra enmarcada dentro del Area de Conocimiento deIngeniera Agroforestal, que depende del Departamento de Ingeniera Mecnica de laUniversidad de Vigo.

Al tratarse de una materia acadmicamente novedosa no ha sido posibleinspirarse en otros Planes de Estudios o Temarios parecidos o similares y, por lo tanto,ha sido preciso plantearse retos como dotar de contenido a la asignatura, documentarla,organizarla y estructurarla, adecundola a las limitaciones temporales y econmicasexistentes. Por ello, hemos considerado necesario editar estos apuntes, para que sirvande guin en el desarrollo de la docencia de esta disciplina y de base en su posibleaplicacin prctica.

La recopi lacin de datos e informacin se ha realizado a nivel internacionaldurante los ltimos 5 aos y pensamos que la gran cantidad de informacin especficaaportada servir, no slo para formar a los futuros Tcnicos Forestales, sino para facilitarla ejecucin de proyectos, estudios y trabajos en el posterior desarrollo de la profesin.

En la redaccin de la obra, se ha dado especial relevancia a la informacin visualy grfica, mediante la inclusin de numerosas tablas, grficos y figuras varias, con el finde simplificar y clarificar los conceptos y explicaciones tericas, que podran llegar a serengorrosas de hacerse exhaustivas. Adems, entiendo que de esta manera se consiguefijar mejor los conocimientos, gracias a la memoria fotogrfica que todos poseemos.

En algunos casos, se han mantenido las leyendas y contenidos de los grficos,figuras y tablas en el lenguaje de origen (ingls y francs), pues consideramos de granimportancia conocer el "argot" internacional que se ha generalizado en este sector de lasEnergas Renovables, en publicaciones, congresos, catlogos tcnicos, etc, comonormalmente ocurre en otros campos de la ciencia y la tcnica.

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Algunas de las experiencias, estudios, trabajos e investigaciones que se exponenhan sido realizados por el autor en el Instituto de Energas Renovables del CIEMAT entrelos aos 1986 y 1993.

Este libro se actualizar y ampliar peridicamente, para asegurar la puesta al daen los ltimos conocimientos, desarrollos y avances tecnolgicos en este campo a nivelmundial.

INDICE GENERAL

1.- INTRODUCCION: LA BIOMASA COMO FUENTE DE ENERGIA.........

1.1.- Concepto y formas de BIOMASA...................

1.2.- Evolucin histrica del aprovechamientoenergtico de la Biomasa.......................

1.3.- Fuentes de Biomasa.............................

1.4.- Caractersticas de la Biomasa desdeel punto de vista energtico...................

1.5.- Ventajas que presenta el aprovechamientoenergtico de la Fitomasa......................

1.6.- Tecnologas de conversin energticade la Biomasa..................................

1.6.1.- Mtodos qumicos de conversin.........

1.6.2.- Mtodos termoqumicos de conversin....

1.6.3.- Mtodos bioqumicos de conversin......

1.6.4.- Eficiencia de los diferentes mtodosde conversin energtica................

1.7.- Productos derivados de la Biomasa..............

1.7.1.- Aspectos macroeconmicos de la produccin y utilizacin de los Biocombustibles........................

2.- ENERGIAS XILOGENERADAS

3.- RECOLECCION Y OBTENCION DE LA FITOMASA RESIDUAL........

3.1.- Sistemas de recoleccin de Fitomasa residual de origen forestal...................

3.1.1.- Procesadoras forestales...............

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4.- PROCESOS DE PRETRATAMIENTO (TRANSFORMACION FISICA) DE LA FITOMASA RESIDUAL................................

4.1.- Astillado

4.1.1.- Problemtica del astillado de monte...

4.2.- Secado Natural................................

4.3.- Secado Forzado................................

4.3.1.- Balances de materia y energa.........

4.4.- Molienda......................................

4.5.- Tamizado......................................

4.5.- Densificacin.................................

5.- DESHIDRATACION DE LA FITOMASA RESIDUAL (Madera)

5.1.- El agua en la madera..........................

5.1.1.- Humedad de equilibrio.................

5.1.2.- Influencia del contenido de humedad en el Poder Calorfico........

5.2.- Termognesis..................................

5.2.1.- Dinmica de secado en montones de astillas de residuos de madera.....

5.2.2.- Prdidas de materia seca..............

5.3.- Experiencias prcticas desecado natural................................

5.3.1.- Ventilacin forzada...................

5.3.2.- Experiencias realizadas en Espaa.....

6.- COMPACTACION DE LA FITOMASA RESIDUAL (Madera)...........

6.1.- Evolucin histrica......................

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6.2.- Antecedentes de la investigacin y el desarrollo..........................

6.2.1.- Experimentacin en laboratorio..

6.2.2.- Experimentacin sobre prensas industriales............................

6.2.3.- Estudios a partir de modelos tericos........................

6.3.- Perspectivas de cara al futuro...........

6.4.- Problemtica y tecnologas de la densificacin a escala industrial........

6.4.1.- Briquetado......................

6.4.2.- Peletizado.....................

7.- SITUACION ACTUAL DEL SECTOR DE PRODUCCION DE BRIQUETAS COMBUSTIBLES EN ESPAA..................................

7.1.- Materias primas utilizadas.....................

7.2.- Maquinaria empleada............................

7.2.1.- Dimensionado de las empresas...........

7.3.- Productos obtenidos............................

7.3.1.- Embalaje...............................

7.4.- Sectores consumidores..........................

7.4.1.- Precios................................

8.- SITUACIN ACTUAL DEL SECTOR DE FABRICACION DE PELLETS COMBUSTIBLES EN ESPAA..................................

8.1.- Caractersticas del Plet como combustible....

8.2.- Precios........................................

9.- PROCESOS TERMOQUIMICOS DE CONVERSION ENEERGETICA DE LA FITOMASA................................................

9.1.- Combustin.....................................

9.2.- Gasificacin...................................

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9.3.- Pirlisis......................................

9.4.- Liquefaccin...................................

10.- COMBUSTION.............................................

10.1.- Teora de la combustin.......................

10.1.1.- Tipos de combustin...................

10.1.2.- Aire mnimo de combustin.............

10.1.3.- Humos de combustin...................

10.2.- Equipos de combustin.........................

10.2.1.- Combustin en Lecho Fluidizado(FBC)...

11.- GASIFICACION............................................

11.1.- Tipos de gasificadores.........................

11.2.- Gasificacin con aire..........................

11.3.- Gasificacin con oxgeno y/o vapor.............

11.4.- Gasificacin con Hidrgeno.....................

11.5.- Gasificacin con catalizadores.................

12.- PIROLISIS...............................................

12.1.- Productos obtenidos............................

12.2.- Carbonizacin (carbn vegetal).................

13.- EQUIPOS Y SISTEMAS DE GENERACION DE ENERGIA ELECTRICA...

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14.- CULTIVOS ENERGETICOS DE CORTA ROTACION..................

14.1.- Perspectivas de los cultivos intensivos de biomasa en la Unin Europea ante la nueva Poltica Agraria Comunitaria (PAC).............

14.2.- Tipos de cultivos energticos..................

14.2.1.- Cultivos agroelctricos................

14.2.2.- Biodiesel..............................

14.2.3.- Bioaceites carburantes.................

14.3.- Superficies agrcolas disponibles en Espaa para la produccin de Fitomasa.................

14.4.- Cultivos forestales............................

14.4.1.- Cosechado (Harvesting).................

14.4.2.- Almacenado y secado natural (astillas de chopo).....................

ANEXO I:

CALCULO DE PODERES CALORIFICOS......................

BIBLIOGRAFIA...............................................

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1.-INTRODUCCION: LA BIOMASACOMO

FUENTE DE ENERGIA

1.1.- CONCEPTO Y FORMASDE BIOMASA

Se entiende por "BIOMASA" el conjunto de materiales orgnicos generados comoconsecuencia de un proceso biolgico.

La biomasa puede generarse mediante la actuacin de organismos auttrofos delreino vegetal (FITOMASA) o acumularse en los seres hetertrofos del reino animal(ZOOMASA).

Los organismos fotosintticos (auttrofos) son capaces de transformar la energasolar en energa qumica, mediante la actuacin bioqumica de los cloroplastos contenidosen la clorofila de las plantas; esta energa queda retenida y acumulada en los enlacesintermoleculares y se libera en procesos de oxidacin, reduccin o hidrlisis, que puedenser termoqumicos, bioqumicos y biolgicos.

La radiacin generada en las reacciones de fusin atmica que tienen lugar en elSol se distribuye en un abanico de longitudes de onda muy similares a las del cuerponegro. Esta radiacin llega a la tierra a los 8 minutos de producirse con una intensidadde 1.3 Kw/m2. Aunque gran parte de sta es interceptada por las nubes, el ozono y elpolvo atmosfrico, la naturaleza convierte de forma continuada la energa solar enbiomasa, con una eficiencia media del 0.1 % . Puede estimarse que anualmente lacantidad de energa fijada en la biosfera es del orden de 70.000 Mtp (millones de

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toneladas equivalentes de petrleo). Esta cantidad de energa equivale a 10 veces elconsumo energtico total del planeta, 1/12 de la reserva de combustibles fsiles o 200veces el consumo mundial de alimentos.

Por supuesto, esta energa no es susceptible de aprovechamiento integral, puestoque los procesos de concentracin, manejo y liberacin de la misma para hacerlautilizable conllevan, en la mayora de los casos, un balance energtico negativo, lo cualresulta contraproducente en trminos econmicos y, por otra parte, esa energa biolgicaen sus diversas formas debe emplearse para finalidades bsicas como la alimentaciny obtencin de materias primas.

No obstante, el inters del aprovechamiento energtico de la biomasa estperfectamente justificado cuando se trata de productos que podamos considerar comoresiduales, por no ser aprovechables para otros fines ms nobles, al menos desde unplanteamiento estrictamente econmico o tcnico.

A nivel mundial la madera representa un importante recurso energtico. En lospaises del Tercer Mundo representa potencial estratgico ya que, al carecer de fuentes diversificadas y de divisas y petrodlares, lamadera se convierte en muchos casos en la primera fuente de suministro energtico dealgunos pases.

En la siguiente tabla, se exponen los consumos de madera de los pases en vasde desarrollo y el porcentaje que este tipo de energa representa a nivel nacional.

CONSUMOS DE MADERA CON FINES ENERGETICOS EN PAISESSUBDESARROLLADOS

Pas Biomasa percpita

Uso de biomasa106

Usocomerc.106

%Biomasa/totalenerga

TWE TOE TWE TOE TOE

Hispano Amrica

Antigua 0 0,00 0 0,00 0.01 0

Argentina 0.18 6,43 5.75 205,36 41.55 5

Belize 0 0,00 0 0,00 0.06 0

Brasil 0.80 28,57 106.92 3.818,57

75.66 34

Costa Rica 0.79 28,21 2.01 71,79 0.97 43

Rep.Dominica 0.32 11,43 2.00 71,43 1.97 27

Guatemala 0.87 31,07 7.01 250,36 0.97 72

Haiti 0.66 23,57 3.43 122,50 0.21 85

Honduras 0.85 30,36 3.65 130,36 0.61 68

Jamaica 0.26 9,29 0.63 22,50 1.76 11

Pas Biomasa percpita

Uso de biomasa106

Usocomerc.106

%Biomasa/totalenerga

TWE TOE TWE TOE TOE

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Mexico 0.34 12,14 27.00 964,29 98.33 9

Nicaragua 0.93 33,21 3.13 111,79 0.71 61

Panama 0.54 19,29 1.13 40,36 0.92 30

Guyana 1.44 51,43 1.14 40,71 0.33 55

St.Lucia 0.19 6,79 0.02 0,71 0.04 15

Uruguay 0.51 18,21 1.55 55,36 1.40 28

Africa

Botswana 1.72 61,43 1.72 61,43 0.44 58

Burundi 0.76 27,14 3.61 128,93 0.07 95

Egipto 0.52 18,57 25.30 903,57 23.60 28

Gambia 0.80 28,57 0.60 21,43 0.07 75

Ghana 0.46 16,43 6.27 223,93 1.30 63

Kenya 1.32 47,14 26.91 961,07 1.57 86

Mauritania 0.96 34,29 0.96 34,29 0.40 46

Marruecos 0.10 3,57 2.22 79,29 5.50 13

Mozambique 1.06 37,86 14.00 500,00 0.33 94

Nigeria 1.55 55,36 148.31 5.296,79

17.80 75

Ruanda 1.60 57,14 11.45 408,93 0.14 97

Seychelles 0.12 4,29 0.008 2,86 0.32 8

Somalia 1.03 36,79 4.76 170,00 0.28 86

Sudan 2.61 93,21 56.20 2.007,14

1.02 95

Tanzania 2.84 101,43 61.70 2.203,57

0.64 97

Tunez 0.50 17,86 3.52 125,71 3.45 27

Zambia 0.94 33,57 6.25 223,21 1.30 63

Zimbabwe 1.15 41,07 9.56 341,43 4.50 43

Asia

India 0.75 26,79 569.52 20.340,00

154.0 93

Pas Biomasa percpita

Uso de biomasa106

Usocomerc.106

%Biomasa/totalenerga

TWE TOE TWE TOE TOE

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Indonesia 1.08 38,57 177.0 632,14 32.90 16

Malasia 2.84 101,43 44.20 1.578,57

14.50 52

Pakistn 0.86 30,71 83.06 2.966,43

19.40 60

Filipinas 1.05 37,50 57.02 2.036,43

10.70 66

Sri.Lanka 1.12 40,00 11.98 427,86 1.45 75

Tailandia 1.61 57,50 13.74 490,71 18.33 21

Oceania

Fiji 1.25 44,64 0.88 31,43 0.19 62

Vanuate 0 0,00 0 0,00 0.02 0

Samoa 0 0,00 0 0,00 0.04 0

Otros paises no miembros

Bangladesh 1.02 36,43 101.50 3.625,00

4.80 88

Bolivia 1.12 40,00 7.18 256,43 1.45 64

China 0.59 21,07 619.14 22.112,14

559.0 80

Colombia 1.22 43,57 34.90 1.246,43

17.07 42

Etiopia 0.80 28,57 34.12 1.218,57

0.85 93

Nepal 0.71 25,36 29.33 1.047,50

0.28 97

Peru 1.00 35,71 19.72 704,29 8.20 46

Senegal 0.44 15,71 2.87 102,50 0.66 61

Uganda 0.88 31,43 13.60 485,71 0.28 95

Zaire 0.79 28,21 24.10 860,71 1.45 86Fuente: Departamento de Energa EEUU.

Notas :

TWE = tonelada de madera equivalente = 15 GJ/aire secoTOE = tonelada equivalente de petrleo = 42 GJ

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Por otra parte, en los pases ms desarrollados el consumo es mucho ms limitadoy representa un porcentaje del orden del 2% respecto al total de energa consumida. Deesta cantidad la mayor parte de la energa se obtiene a partir de residuoslignocelulsicos.

En las siguientes tablas, se muestran las cantidades de de residuos generadosy la energa potencial que representan.

POTENCIAL DE ENERGA DISPONIBLE EN LOS RESIDUOS FORESTALES Y ENLAS INDUSTRIAS DE LA MADERA EN LA OCDE (1979)

PAIS produccin demadera en

millones m3 (2)

residuos en millones t de m.s. energa potencial en miloones

bosques industr. total bosques

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CanadaEEUUJapnAustraliaNueva ZelandaAustriaBlgica yLuxemburgoDinamarcaFinlandiaFranciaAlemaniaGreciaIrlandaItaliaHolandaNoruegaPortugalEspaaSueciaSuizaTurquiaInglaterra

160,6342,334,015,59,014,02,72,0

43,1(1)30,7(1)

31,42,90,37,70,98,5

8,6(1)11,951,74,329,14,0

53,5114,011,35,23,04,70,90,714,410,210,51,00,12,60,32,82,94,017,21,49,71,3

13,328,72,81,30,81,20,20,23,62,62,60,2

-0,60,10,70,71,04,30,42,40,4

66,8142,714,16,53,85,91,10,918,012,813,11,20,13,20,43,53,65,021,51,812,11,7

25,754,75,42,51,42,20,40,36,94,95,00,5

-1,20,21,31,41,98,30,74,70,2

(1)EN PARTE YA UTILIZADO(2) SEGN FAOFUENTE : BIOMASS OF ENERGY

ENERGA POTENCIAL TOTAL Y RECUPERABLE DE LOS PRINCIPALES RESIDUOSY SUBPRODUCTOS AGRCOLAS EN AL OCDE (MEDIA 1978-1980)

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PAIS % de las necesidades

totales deenerga

total potencial energa potencial de energa recuperable

residuosde

cosechas

residuosde

animales

total res decosech

a

residuos deanimales

AustraliaCanadaEEUUJapnNueva ZelandaAustriaBlgica yLuxemburgoDinamarcaFinlandiaFranciaAlemaniaGreciaIrlandaItaliaHolandaNoruegaPortugalEspaaSueciaSuizaTurquiaInglaterra

1.91.40.4

-2.80.97.32.44.01.46.56.22.51.10.55.06.62.01.222.51.2

8.015.9

135.89.10.21.30.82.31.014.57.41.50.66.60.70.30.67.11.60.39.55.4

4.52.119.91.61.30.50.70.70.34.43.00.30.91.91.20.20.31.20.40.42.72.5

12.518.0

155.710.71.51.81.53.01.318.910.41.81.58.51.90.50.98.32.00.712.27.9

3.12.320.20.4

-0.40.11.10.45.22.20.90.02.50.10.00.34.10.80.15.41.3

FUENTE : BIOMASS FOR ENERGYLas aplicaciones de la madera como combustible son muy variadas. En la siguiente

tabla se presentan algunos ejemplos de consumos unitarios de madera para la obtencin dediferentes productos.

CONSUMO UNITARIO DE MADERA POR UNIDAD DE PRODUCTO FABRICADO(THUN, 1986).

PRODUCTOSOBTENIDOS

CONSUMO DEMADERA

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Actividades

- arroz cocido

- pan- aceite - pescado - azucar- cerveza- cermica

2.0 - 5.0 kg/kg1.0 - 2.0 kg/kg1.0 - 1.5 kg/kg0.2 - 16.0 kg/kg 2.0 kg/kg0.4 - 1.0 kg/kg0.4 - 1.0 kg/kg

Empresas

- ladrillos- cermica- tejas- cal- cervecera

0.3 - 1.5 kg/u1.3 - 2.0 kg/kg0.5 - 1.5 kg/u2.5 - 3.0 kg/kg 0.2 kg/kg

Empresasrurales

- ladrillos- tejas- cal- caucho- copra- tabaco- t- caf- cacao

0.1 - 0.5 kg/u 0.2 - 0.5 kg/u 0.6 kg/kg0.8 - 2.0 kg/kg0.5 - 1.5 kg/kg5.0 - 12.0 kg/kg1.5 - 2.5 kg/kg0.75 - 2.0 kg/kg6.0 - 10.0 m3/t

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SITUACION NACIONAL

A nivel nacional la produccin energtica potencial a partir de biomasa residualse estima en unas 57x1012 kcal/ao (8x 106 Toneladas Equivalentes de Carbn - "Tec").Esta cantidad representa aproximadamente el 8% de los requerimientos energticos delpas (en el momento de su estimacin). Estas cifras de tipo referencial ya son unarealidad en pases como Suecia Finlandia que cubren mediante biomasa el 8 y 15 %respectivamente de su energa primaria.

Existe en Espaa el "Plan de Energas Renovables (PER)" donde se establecenunos criterios o definiciones que resultan muy adecuadas para el enfoque de este tema,considerando la biomasa como una fuente de recursos renovables, segn la siguienteclasificacin.

- Biomasa primaria.

Es la que se desarrolla a partir de la fotosntesis, siendo, por tanto, el conjunto delreino vegetal.

- Biomasa secundaria

Es la que a travs de cadenas biolgicas ms o menos complejas se desarrollay sostiene sobre la biomasa primaria y sobre si misma y constituye el conjunto del reinoanimal.

- Biomasa residual

Es la parte no aprovechada en los procesos que el hombre realiza sobre biomasaprimaria y secundaria para distintas finalidades.

- Biomasa renovable

Es la cantidad de biomasa, primaria o secundaria, residual o no, que la naturalezaes capaz de renovar en el perodo de un ao.

Se consideran como fuentes de productos energticos renovables a las diferentesformas de biomasa residual (primaria o secundaria) y a la biomasa primaria dedicadaespecficamente a aplicaciones energticas (plantaciones energticas). En la asignaturade Energas Xiogeneradas nos centraremos en el estudio de la energa obtenida a partirde la madera y especialmente en los residuos forestales y de industrias de transformacin

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1.- 2.- EVOLUCION HISTORICA DELAPROVECHAMIENTO

ENERGETICO DE LA BIOMASAComo consecuencia de las sucesivas crisis del petrleo acaecidas en los aos

1973 y 79, 85, los pases desarrollados tomaron conciencia de la necesidad de fomentaruna poltica tendente a lograr un aprovechamiento racional e integral de los recursosenergticos, que permitiera reducir la dependencia casi exclusiva de unas fuenteslimitadas y sometidas al control de unos grupos concretos capaces de ejercer su podermediante el chantaje energtico.

Por otra parte, no debe olvidarse que el uso ms innoble que puede darse alpetrleo y a sus derivados es precisamente quemarlo ya que el sector de la petroqumicase presenta en un futuro prximo como fuente suministradora de recursos tales comoplsticos, materias primas con caractersticas avanzadas e incluso alimentos, que sernde gran inters estratgicos de cara a abordar los retos tecnolgicos que se presentarnen el prximo siglo.

Por estos motivos y aceptando de antemano que hasta que se consiga producirde manera permanente y controlada la fusin de tomos de Hidrgeno para obtener Heliomediante un proceso de fusin nuclear (con lo que quedaran solventados los problemasenergticos de la humanidad definitivamente), deberemos depender energticamente enun elevado porcentaje de los combustibles fsiles; la poltica y la investigacin han estadoencaminadas en estos aos a reducir las fuentes de suministro, desarrollando lastecnologas de utilizacin de las Energas Alternativas y Renovables.

En esta lnea de actuacin, la biomasa se presenta como el mejor sustituto de loscombustibles fsiles por varios motivos:

1.- La energa de la biomasa ha sido utilizada desde el principio de la humanidaden combustin directa para la obtencin de calor, por lo que los principios bsicos parasu conversin son perfectamente conocidos, aunque su aprovechamiento eficaz requierela aplicacin de las tecnologas ms avanzadas, en contra de lo que pudiera suponersepor su aparente sencillez.

2.- Se trata de materiales susceptibles de transformacin en combustibles muyvariados ya que pueden emplearse directamente como slidos o bien indirectamenteobtenindo derivados lquidos como el etanol o el metanol y gaseosos como el metano.Esto supone unas grandes posibilidades de aplicacin en diferentes procesosindustriales. No obstante, la tecnologa para la obtencin de estos biocombustiblescomenz a intensificarse slo a raz de la crisis energtica, por lo que esta tecnologa noest completamente desarrollada y actualmente se investiga intensamente en este

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campo.

3.- El resto de las Energas Renovables (Solar Pasiva, Fotovoltaica, Elica,Geotrmica y Marina), se encuentran en fase experimental y no son capaces de competir,a corto plazo, con los combustibles tradicionales.

Por estas razones, la biomasa supuso durante los aos de la crisis el mayorvolumen de sustitucin energtica, pero en los ltimos aos (debido a la bajada en elprecio de los crudos) el consumo se ha estabilizado y se nota un cierto receso; si bien,la investigacin en esta lnea se sigue desarrollando en previsin de futuras crisis queinevitablemente cabe esperar a medio plazo.

Actualmente, se consumen en el mundo 3 Mtep diarios provenientes de biomasa,esto representa un 14% del gasto energtico total mundial. Sin embargo, el mayorconsumo se produce en pases subdesarrollados ya que en los industrializados es slodel orden del 1 al 3% del total. No obstante, en estos pases es donde se tienen mayoresproblemas en cuanto a polucin ambiental ( smog fotoqumico, lluvias cidas, etc.) ydonde la demanda social de calidad de vida y proteccin medioambiental exige laeliminacin de los efluentes peligrosos y, por tanto, se llega a regular legalmente el tipode productos txicos emisibles a la atmsfera, establecindose unos lmites mximospermisibles en cuanto a emanacin de CO, CO2, NOx, SOx, etc.

En este sentido, el uso de biomasa con fines energticos presenta grandesventajas, pues el contenido de S y N en los humos es mnimo, por lo que el incremento enel consumo de los mismos una vez se consigan mayores avances tecnolgicos en cuantoa la obtencin de productos con mayor densidad energtica y ms fcilmentetransformables.

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1.3.- FUENTES DE BIOMASA Considerando la biomasa como cualquier tipo de materia orgnica que ha tenido

su origen inmediato como consecuencia de un proceso biolgico, distinguimos dos tiposprincipales de fuentes: la biomasa directamente producida y la residual de forma residual.

Aunque los recursos forestales sean la forma de biomasa (fitomasa) msabundante, tanto en pases desarrollados como en vas de desarrollo, existe unacontribucin cuantitativa menor, pero de suma importancia por parte de los otros tipos derecursos como:

- Residuos slidos urbanos

- Residuos agrcolas (pajas, podas de rboles, etc)

- Cultivos de corta rotacin

- Residuos animales

- Residuos industriales (mataderos)

- Semillas de ciertas plantas (colza, etc) como sustituto de aceites diesel, as comoaquellas que directamente producen hidrocarbonos como la Euphorbia.

- Especies de micro y macroalgas productoras de compuestos lquidos sustitutivos dediesel.

A nivel nacional las cantidades de residuos generadas son:

- Residuos forestales (incluyendo los generados en las labores selvcolas y los obtenidosen la industria de transformacin). Residuos agrcolas de tipo leoso y residuos decultivos agrcolas industriales (algodn, girasol, caa de azcar, etc ). Pueden suponeraproximadamente 5 Mtep/ao.

- Residuos agrcolas no leosos (esencialmente paja de cereal y cascarilla de arroz).Pueden suponer 4 Mtep/ao.

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- Residuos slidos urbanos, con un potencial de 0,7 M tep/ao.

- Residuos biodegradables. Que incluye residuos ganaderos, los de depuradora yefluentes lquidos de industrias alcoholeras y olecolas, que suponen unas 0.10 Mtep/ao.

- Cultivos agroenergticos actualmente en fase experimental.

La evaluacin del potencial de recursos conlleva en cada caso particular un estudiodetallado de dicho potencial y de su distribucin que nos permitir la evaluacin de cadaproyecto a desarrollar.

RESIDUOS FORESTALES Y DE INDUSTRIAS DERIVADAS

En cuanto a los residuos forestales, cabe destacar que stos proceden de podas,claras, limpias, entresacas y desbroces y que su extraccin supone ventajas y perjuiciospara los montes que es preciso evaluar y sopesar a la hora de abordar unaprovechamiento integral de las masas forestales, que contemple el aspecto energtico.Entre los beneficios que supone para el bosque la extraccin de los residuos cabedestacar:

1.- Se favorece la regeneracin natural de las masas.

2.- Se incrementa el crecimiento volumtrico de la madera.

3.- Se obtienen productos maderables de mayor calidad y mejores escuadras.

4.- Se reduce considerablemente el peligro de incendios y la propagacin de losmismos.

5.- Mejora el estado fitosanitario de los montes y se reduce el riesgo de plagas.

6.- Se mejoran los hbitats para la caza.

7.- Se potencia el uso recreativo de los montes.

8.- Se gana en cuanto a esttica ambiental.

9.- Se facilita el acceso y los trabajos selvcolas y de extraccin, con la consiguientereduccin en los costos de produccin.

En cuanto a los posibles perjuicios, se pueden citar:

1.- Aumento del peligro de erosin por la reduccin de la cubierta vegetal.

2.- Prdida de fertilidad por extraccin de nutrientes.

No obstante, estos riesgos se pueden minimizar planificando los trabajos demanera racional o actuando en los lugares y condiciones adecuadas y realizando lasextracciones de forma moderada.

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En lo referente a la desfertilizacin, hay que sealar que en las ramillas finas yhojas se concentra el 80% de los nutrientes minerales de las plantas, por lo que s seconsigue dejar en el monte la mayor cantidad posible de esta fraccin fina los perjuiciosse minimizan.

Aunque en la actualidad ha decado notablemente su uso, los residuos forestalesy los derivados de su industria transformadora han sido durante siglos la ms importantefuente de energa.

Segn el diagrama de Jung, de un rbol medio se obtiene:

.- Rabern 5 %

.- Ramas 15 %

.- Fusta maderable 50 %

.- Tocones y races 20 %

De momento la utilizacin de tocones y races es muy restringida, por lo que seconsideran como biomasa forestal el rabern y las ramas, que supone un 33,3% de losaprovechamientos maderables anuales (estimados en el anuario de Estadstica Agrariaao 1980 en 11.106 m. c.).

Se debe tener en cuenta que una parte de las ramas con dimetro superior a los7,5 cm se utiliza en las industrias de fabricacin de tableros y aglomerados.

De forma global se pueden estimar unas prdidas del 36%, sobre el volumendisponible, debidas a montes no explotables por su situacin o pequea superficie (16%)o a prdidas en la explotacin forestal (10%).

Seguimos en esta resumida enumeracin con los residuos obtenidos de claras,clareos y fustes de pies menores (dimetro inferior a 20 cm). En este caso la produccinpuede evaluarse por trmino medio en un 5 % de las existencias de pies menores,siempre que se hicieran los tratamientos selvcolas adecuados. La Seccin de Inventariosde ICONA estima dichas existencias en 121.106 m. c., por lo que anualmente podranobtenerse 6.106 m. e.(equivalentes a 4.8 106 t).

Para acabar con los residuos generados en el monte hablaremos del matorralprocedente de desbroces. Bajo el supuesto de una labor de desbroce de 200.000 Ha aoy considerando una produccin de unas 20 t/ha, se produciran unas 4.000 t de este tipode residuo.

La industria de primera transformacin de la madera es otra fuente de residuos.As dentro de las industrias de primera transformacin (aserrado), se generan lassiguientes cantidades de residuo:

de 1 m3 real de madera (cc) se obtienen:

0.21 m3 de cortezas (80 Kg)0.88 m3 reales de rollo sin corteza0.20 m3 de costeros0.044 m3 44 kg de retestados0.035 m3 35 kg de serrines

0.6 m3 de madera aserrada

Teniendo en cuenta que el costero sin corteza se utiliza en la fabricacin de pastasqumicas o en tableros aglomerados, por cada metro cbico real de rollo aserrado se

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obtienen unos 160 kg de residuos.

Dentro de las industrias de segunda transformacin de la madera, incluiremos lostrabajos de carpintera, industria del mueble, fabricacin de embalajes. Dada laatomizacin del sector resulta difcil dar unas cifras fiables, indicamos las cifras que sedan en la Comunidad Autnoma Vasca por puesto de trabajo. As, en los trabajos decarpintera se estiman 41 t de residuos por puesto de trabajo y en la fabricacin demuebles 3 t/ puesto de trabajo, teniendo en cuenta en este segundo caso que del tableroaglomerado se desperdicia el 8% (en peso), de las chapas de madera el 25% (envolumen) y de la madera maciza el 60 % (en volumen). En el caso de fabricacin deembalajes, el aprovechamiento de la madera en rollo alcanza un 33 %.

En la siguiente tabla, se muestran las principales tipologas de residuos generadosen las diferantes etapas de transformacin de la madera:

TIPO DE RESIDUOS GENERADOS EN LAS EXPLOTACIONES FORESTALES YDE LA MADERA

Residuo

bosque taller rodrig. aserr. contrch tabler muebles

constrc

Ramas agujas

x

Races x

Corteza

x x x x x x

Costeropuntal

x x x

trozospeq.

x x x x x x

virutaspolvo

x x x x x

serrn x x x x x x x x

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RESIDUOS AGRICOLAS DE TIPO LEOSO

Los residuos leosos de los cultivos forestales estn integrados por la lea de lapoda anual de los rboles frutales y de las vides.

Seguidamente, se indican los ndices a utilizar para el clculo de las cantidadesde residuo, a partir de los datos de produccin.

Tipo de cultivo Cantidad de residuo

Ctricos 2 kg por ao y pie

Frutales de hueso y pepita 2.5 kg por ao y pie

Almendro 3 kg por ao y pie

Olivar 8 kg por ao y pie

Viedo 0.5 kg por ao y pie

Estos residuos de poda estn presentes en la mayora de las zonas agrcolas delpas y su recogida sera factible de mecanizacin.

El olivar (1.4x106 t/ao), seguido del viedo (0.7x106 t/ao) seran los cultivos quems residuo aportaran. A los datos citados habra que aadir la retirada de los frutalesmuertos.

RESIDUOS DE CULTIVOS INDUSTRIALES

Dentro de los cultivos industriales destacan por su importancia el girasol, elalgodn y la caa de azcar aunque no es elevada su incidencia sobre el total de residuosagrcolas. El girasol supone el 56.8 % de los residuos de cultivos industriales 1980), conuna clara tendencia al alza. La utilizacin de estos residuos presentara un claro beneficioal agricultor, que encuentra serios problemas para su eliminacin. El total de residuosestimados seria 106 t/ao.

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RESIDUOS AGRCOLAS NO LEOSOS

Estn constituidos esencialmente por los residuos producidos en los cultivos decereales y en algunos otros cultivos de plantas con utilidad industrial textil y olecolaprincipalmente.

Representan un importante potencial de difcil utilizacin, debido a la grandispersin de los productos, baja densidad y problemas en la combustin, por lo que suaprovechamiento es ms problemtico.

La utilizacin de la paja de los cereales tiene un uso muy diferenciado de acuerdocon las caractersticas especficas de las distintas regiones, pero la cantidad que sequema todos los aos por falta de una demanda adecuada es muy importante.

El residuo de los diferentes cultivos se puede obtener aplicando los coeficientes,que a continuacin se indican, a los rendimientos obtenidos en peso de grano.

Tipo de cultivo Coef.

Trigo 1.2Cebada y avena 1.35Centeno 2.5Maz 2.73Arroz 1.5Sorgo 1.7

La mayor produccin de paja residual se da en la Comunidad de Castilla Lendonde la paja de cereal recolectada (dcada 1971-80) es de 3.357.300 t/ao, siendo elconsumo aproximado de tan solo el 5% del total ya que, aunque parte se enva a otrasregiones, el resto se quema sobre el propio terreno. La media de paja por unidad decultivo se puede estimar en 1.615 kg/ha, cifra muy parecida a la media nacional que esdel orden 1.555 kg/ha.

A continuacin, se exponen algunos ejemplos de produccin de residuos agrcolas:

CANTIDADES DE RESIDUOS GENERADAS POR DIFERENTES CULTIVOSAGRICOLAS

CULTIVOS RESIDUOS

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- Caa de la Provenza- Euforbio- Retama- Mijo

- Caa fragmita- Sorgo- tabaco- via

10 a 20 t/ha (1)4 a 20 t/ha (6)5 a 10 t/ha (4)* tallos : 2 a 5 t/ha (3)* manojos : 0,2 a 0,4 t/ha (7)7 a 8 t/ha (2)* tallos : 1 a 6 t/ha (3)* tallos : 6 a 12 t/ha (3)* sarmientos : 1 A 4.5 t/ha (5)

Fuente: Gembloux

A nivel nacional se generan importantes cantidades de paja procedente de loscereales grano. Seguidamente, se expone la evaluacin cuantitativa de este productoresidual:

RESIDUOS DE LOS CEREALES GRANO, CULTIVOS INDUSTRIALES YFORESTALES POR PROVINCIAS.

Cereales CultivosGrano Industriales Frutales Totales(l03 Tm ) (103 Tm ) (103 Tm ) (103 Tm )

Alava 40 -- 29,51 33,51Albacete 718,2 34,2 671,03 1.423,43Alicante 35,55 4,2 458,35 497,90Almera 60,36 2,6 152,78 2l5,74Avila 145.65 6,0 70,78 222,63Badajoz 72150 12,2 1.077,09 1.813,79Baleares 7 ,6 -- 2l0,37 2l7,97Barcelona 25.5 - l67,02 192,52Burgos 888,5 - 63,79 952,29Caceres 462,95 l0,6 361,36 834,9lCadiz 276,6 75,2 195,71 547,51Castell 25,4 -- 350,06 375,46Ciudad Real 261,95 7,2 1.419,84 1.938,99Cordoba 533,56 105,6 1.274,13 1.913,29Corua, La 341,8 -- 5,95 374,75Cuenca 464,25 l02,0 576,65 1.142,90Gerona 57,8 -- 57,46 115,26Granada 410,5 86,8 593,13 1.090,43Guadalajara 383,44 7,0 70,83 46l,27Guipuzcoa 6,6 -- 0,56 7,26Huelva 60,1 14,2 164,94 239,24Huesca 853,35 4,4 102,05 959,80Jaen 270,42 23,1 774,36 l.067,88Len 28,0 -- 147,14 175,15

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Lerida 1.043,1 1,7 249,14 1.293,94Logroo 247,1 -- 146,59 393,63Lugo 94,7 -- 11,71 100,41Madrid 302,1 3,1 185,20 490,40Mlaga 93,1 103,4 304,56 507,06Mlurcia 42,15 7,8 411,72 491,67Navarra 168,45 -- 126,23 294,68Orense 61,7 -- 61,86 123,56Oviedo 91,7 -- 24,35 116,05Palerlcia 585,3 - 18,21 603,51Las Palmas 1,6 1,2 14,02 16,82Pontevedra 440,08 -- 34,71 474,79Salamanca 389,7 9,3 66,5l 465,5lTenerife 6,0 . 2,l 39,04 47,14Santander 47,7 -- 1,62 49,32Segovia 315,0 l5,3 l7,24 347,54Sevilla 1.016,9 308,3 472,75 1.797,95

RESIDUOS INDUSTRIALES DE TIPO ORGNICO

Los residuos de tipo orgnico generados en las actividades industriales noincluidas en los apartados anteriores son muy amplios aunque en muchos casos suproduccin real sea muy escasa.

Se podran incluir los producidos en las siguientes actividades econmicas:Industrias de conservacin y envase de frutas y legumbres; industrias alimentariasdiversas (fabricacin da aceite de oliva); fabricacin y rectificacin de alcoholes yelaboracin de bebidas, industrias del corcho......

Las estimaciones cuantitativas que pueden darse para algunas de estas industrias,son:

Industria Residuo en 103 t/ao

Conservas vegetales 656.1

Almazaras y extraccin de aceites 637.2

Extractoras de vino 1502,8

Frutos secos 2207.8

Por otra parte, hay que mencionar el tema de los cultivos energticos que pueden

resultar de gran inters en zonas marginales o terrenos de escasa productividad agrcolacon cultivos tradicionales. En la actualidad, la Poltica Agraria Comunitaria (PAC)pretende reducir los excedentes de cereales y otros cultivos, con lo que a medio plazo secontempla la posibilidad de dedicar grandes extensiones agrarias para la produccin de

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madera, y en algunos casos, sera posible la implantacin de cultivos energticos en turnocorto.

Los recursos biomsicos se pueden dividir en dos categoras: biomasa hmeda(melazas, estircol) y biomasa seca (madera, residuos agrcolas, etc). Los procesosbiolgicos requieren biomasa hmeda y operan a temperaturas prximas a la ambiental.Estos procesos incluyen fermentacin para producir alcohol y digestin anaerobia paraproducir metano.

En nuestro pas la produccin total de biomasa es de unas 12 Mtep/ ao, de lasque el 60 % corresponde al Sector Agrcola y el 18% al Forestal.

Si bien son los residuos de industrias madereras los ms utilizados en la prcticaya que se utilizan de manera ms rentable, por estar concentrada su produccin y ser stamuy estable y sostenida, por lo que su consumo es menos sensible a las variacionespolticas del precio de los crudos o del gas natural.

Finalmente, a ttulo de resumen, en la siguiente tabla se presentan los principalestipos de residuos biomsicos en funcin de su origen y del proceso mediante elq ue segenera.

ORIGEN DE LOS RESIDUOS

RECURSO Proceso generador Residuos Destino

Residuos deindustriasforestales

Aserraderosprod.semielaboradosproductos de corchofab.de muebles de maderafab.piezastornera,moldurafa.de pasta y papel

Serr,vir,costeros,cortezasserr,ast,vir,recorte,cortezapana baja,polvo,corcho negroserrines,virutas,recortesserrines,virutascorteza,serr,licornegro,lodo

ind. de la madera,combustiblesind madera,camasganado,combus.ind del corcho, combustiblesind.de la madera,combustibleind.madera,camas ganado,comb.combustibles,biogs

Residuos deindustriasagrcolas yagroalimentarias

fab.aceite de olivaextracc aceite de orujoextr.aceites de semillassacrificio de ganadopreparacin de arrozfab. de azcarelabr. frutos secosind.vincolafa.de alcohol etlicofab.conservas animalesfab.coservas vegetaleselab.de cerveza y maltaind.del tabacoind.del cafpreparacin de algodn

orujo graso, alpechinesorujito,oleinascscaras,tortas agoladassebos,recortes de pielcascarilla,cilindromelaza,bagazo,lodo cscaras, pielesraspones,orujos, las,vinazasgranilla,hollejo,orujillo,residuos frescosres frescos,huesos,semillas,bagazo, lodos de depuracinpolvo de tabaco,yagasmarros,cascarillasemillas,restos de desmotado

extraccin de aceitescombustibles,alimenta animalaliment.animal,combustiblem.primas,combustibles,aliment animalalim.animal, biogs,combustiblecomb,extrac aceite y esenciasdestil. dealcohol,combustiblesalim.animal, biogsm.primas,biogsm.primas,alim.animal,extracctalim.animal,biogassin aprovechamiento actualcombustiblesalim,.animal, combustibles

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1.4.- CARACTERISTICAS DE LA BIOMASA DESDE EL PUNTO

DE VISTA ENERGETICOLas caractersticas mas importantes a tener en cuenta en la biomasa, en funcin

del aprovechamiento de tipo energtico son las siguientes:

Humedad:

El contenido en humedad de la biomasa presenta una gran variedad, desde un5% a un 100% o ms, por lo que en muchos casos es necesario un secado previo a suutilizacin. El agua requiere unas 2300 Kj/kg para vaporizarse y 1500 Kj/Kg para alcanzar700C durante la pirlisis o gasificacin. El contenido en humedad afecta enormementetanto a la operacin del reactor como a la cantidad y calidad del producto obtenido. Enla siguiente tabla se muestra el contenido aproximado en humedad para varias biomasastpicas.

CONTENIDO APROXIMADO DE HUMEDAD DE ALGUNOS TIPOS DE BIOMASA

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Biomasa Contenido en humedad

% peso base hmeda % peso base seca

Madera verdeMadera secaPajaCaa, zuro de mazBagazoResiduos municipalesTurba

40-60151515703590

67,15017171723055900

Tamao y forma de partcula

Es evidente la diversidad de tamao de partcula que puede presentar labiomasa, desde virutas o serrn (= 0.1 mm), hasta residuos forestales y agrcolas convarios cm, la forma de dichos residuos tambin varia (polvo, hojas, trozos de madera)siendo estos ltimos muy irregulares.

Densidad

Dependiendo de la tipologa y presentacin de la biomasa, la densidad real yaparente vara considerablemente.

En la siguiente tabla se exponen algunos ejemplos de densidades tipo deproductos lignocelulsicos en funcin de la humedad muestral.

DENSIDAD DE PRODUCTOS LIGNOCELULOSICOS

ESPECIE Densidad kg/m3 Humedad % b.s.

Leos y troncospequea dimensinHayaPpiceaDouglasAlamoAbedul

MimosaHeveaEucalyptus

276 a 292220

139 a 21496225

118229267

9.8 a 10.810.8

11.3 a 13.410.110.3

10.69.510.7

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ResiduosCortezas de picea

Picea(agujas + ramas(1 cm)

163

170

10.7

8.2

Fuente:Gembloux

Composicin qumica

El anlisis elemental de los residuos biomsicos viene expresado por sucontenido en C, H, N, S, O y cenizas. Es de notar el bajo contenido en S y N del materialbiomsico comparado con el carbn. El contenido en cenizas de la biomasa estpicamente menor que para los carbones, con alguna excepcin.

Trabajando a altas temperaturas las cenizas pueden fundir, causando gravesproblemas en el reactor. Es recomendable que la biomasa lignocelulsica a utilizar tengaun contenido en cenizas inferior al 10% y que su punto de fusin sea elevado.

En la siguiente tabla, se expone la caracterizacin de algunos tipos de fitomasay residuos:

CARACTERIZACION FISICO QUIMICA DE LA BIOMASA

Material C% H% N% S% O% ASS% kj/kg

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Corteza pinoPinoAbetoHayaNogalAlamoArceCscara arrozCscara trigoSerrn(pelet)papelrobleres.animalRSUcarbnvegetallignitocarbn n11

52.353.352.351.649.751.650.638.539.247.243.449.542.747.680.364

74.4

5.85.96.36.36.56.36

5.75.16.55.85.75.56

3.14.25.1

0.20.10.1000

0.30.50.60

0.30.22.41.20.20.91.5

00000000

0.10

0.20

0.30.30

1.33.8

38.840.340.541.543.141.541.739.835.845.444.341.331.332.911.319.27.9

2.90.20.80.60.70.61.4

15.519.2

16

3.317.8

123.4

10.47.3

20.421.421

20.320.120.719.915.315.820.4517.5719.1817.119.831.224.8531.23

Componentes

La fitomasa est formada por celulosa (30-40%), hemicelulosa (25-35%) ylignina (12-30%). Estos porcentajes varan considerablemente en funcin de la especie,variedad, edad, estacin y parte de la planta.

Las diferentes proporciones existentes en la madera condicionan suscaractersticas como combustible ya que su cpacidad de descomposicin es distinta,degradndose en primer lugar la hemicelulosa, seguida de la celulosa y, por ltimo, lalignina en un amplio rango de temperaturas.

A temperaturas por encima de 300C, los polisacridos se rompen por susenlaces glicosdicos, proporcionando pirolizados alquitranados y compuestos de bajopeso molecular y poco "char" (semicoque); sin embargo, la lignina produce abundantechar y restos pirolizados con pequeas cantidades de compuestos fenlicos.

En las siguientes tablas se presentan algunos ejemplos de anlisis decomponentes de diferentes especies y partes de los rboles.

COMPONENTES DE LA FITOMASA LIGNOCELULOSICA

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Especies Lignina % Hemicelulosa % Celulosa %

Maderas blandasmaderas duraspaja de trigopaja de arrozbagazo

27.819.516.711.920.2

2435

28.224.538.5

4139

39.930.238.1

ANALISIS DE COMPONENTES DE DIFERENTES PARTES DEL ARBOL

Subprod. celulosa hemicelulosa lignina extractos condisolventesorgnicos

pino abedul

pino abedu

pino abedu

pino abedu

troncosramastoconesracescortezasagujas/hojas

41-4429-32

4141

24-3229-40

38-5037383921-

22-2730-33

2820-2520-2522-25

27-3938393624-

26-3929-37

2831

38-4927-37

19-2538393624-

22-33-534

9-15

33

3-42-45-

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Poder calorfico

El poder calorfico de un slido depende de su composicin qumica y de suhumedad. Debemos diferenciar dos tipos de poder calorfico: inferior y superior.Experimentalmente se determinan mediante la combustin con oxgeno en bombacalorimtrica.

El poder calorfico de un combustible es la cantidad de calor liberado en lacombustin completa de 1 Kg de combustible slido o lquido o de 1 m3 de combustiblegaseoso. Se expresa en Kcal/Kg o en Kcal/m3.

El poder calorfico de la biomasa aumenta con el contenido en carbono ehidrgeno y disminuye con el de oxgeno.

FORMULAS SIMPLIFICADAS:

Para el clculo aproximado y rpido de los diferentes poderes calorficossuperior (PCS) e inferior (PCI), a partir de la composicin elemental de la fitomasa (Carbono, Hidrgeno, Oxgeno y Azufre, en tanto por uno en peso sobre materia seca ) seemplean las siguientes expresiones:

* PCS = 8.100 C + 34.000 (H - O/8) + 2.500 S

* PCI = ( PCS - 585 (h + 0.54) )/(1 + h)

y teniendo en cuenta la relacin entre el porcentaje de humedad en base hmeda (H) y enbase seca (h),

H = h/(1 + h)

h = H/(1 - H)

se deduce que:

* PCI = PCS (1 - H) - 269 H - 316

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1.5.- VENTAJAS QUE PRESENTA EL APROVECHAMIENTO ENERGETICO

DE LA FITOMASAComparando con otros combustibles slidos como el carbn, la fitomasa

presenta unas caractersticas que ofrecen un gran potencial para procesos de conversintermoqumica. Estas ventajas son:

a) Alta volatilidad.

La biomasa contiene una proporcin de voltiles del 70 al 90%, comparandocon el 30 al 45% de un carbn tpico. Por este motivo se puede gasificar de maneraeficiente y rentable.

b) Bajo contenido de azufre.

La madera contiene menos del 0.2% de azufre, lo cual hace posible que puedareaccionar en presencia de catalizadores, sin que se produzcan los problemasocasionados por el azufre. Adems, la ausencia de sulfuro proporciona una vida maslarga a los motores.

c) Bajo contenido en nitrgeno.

La fitomasa en general presenta reducidos contenidos de nitrgeno(ver datosde caracterizacin qumica). Sin embargo, hay que tener en cuenta que cuando se trabajaa elevadas temperaturas (> 1.200C), en el entrono de las llamas se pueden generarapreciables cantidades de xidos de nitrgeno. Por tanto, para minimizar este posibleproblema de emisiones, es necesario trabajar a temperaturas inferiores a los 1.000C,y/o utilizar procesos en los que no se generen llamas.

d) Bajo contenido en cenizas.

La fitomasa limpia y sin aportes o contaminaciones, tiene un contenido encenizas minerales que, generalmente, se sita en valores del orden del 0.5% al 3%, frenteal carbn que puede llegar a contener hasta un 30%. En algunos productos como lascortezas, pueden llegar a alcanzarse valores de hata el 5%

No obstante, en muchos casos la fitomasa presenta aportes terrgenos y deridos, por lo que contenido final de cenizas puede llegar a alcanzar valores de hasta el10 y 15%.

Sin embargo, la biomasa tiene inconvenientes como su alto contenido enhumedad y baja densidad, dispersin, tamao, forma y granulometra de las piezas, etc.

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1.6.- TECNOLOGIAS DE CONVERSION ENERGETICA

1.6.1.- METODOS QUIMICOS DE CONVERSION

Se basan en reacciones hidrolticas que causan la degradacin de diferentesfracciones polimricas, como los poliazcares y la lignina, y en las que los agentesqumicos, como los cidos y las bases, actan de catalizadores.

La finalidad es la obtencin de monosacridos y cuerpos fenlicos derivadosde la lignina, o bien la purificacin de ciertas fracciones de la biomasa.

Por otra parte, se realiza la deshidratacin en medio cido de losmonosacridos para dar lugar al furfural, as como la transesterificacin de aceitesvegetales con etanol o metanol para la produccin de steres, que pueden utilizarse comosustitutivos del aceite Diesel.

1.6.2.- METODOS TERMOQUIMICOS DE CONVERSION

Se basan en la descomposicin producida cuando se la somete a la biomasaa altas temperaturas (200C - 1500C), en atmsfera gaseosa controlada. Los principalesprocesos son:

Combustin.-

Es una descomposicin de la biomasa a altas temperaturas (500- 800C) conexceso de oxgeno. Se producen anhdrido carbnico, agua, cenizas y otros gases(xidos de nitrgeno, anhdrido sulfuroso, etc.) y liberacin de energa en forma de calor.En los procesos reales se suelen originar cantidades diversas de partculas carbonosasinquemadas y de alquitranes, que disminuyen su eficiencia energtica y causanproblemas medioambientales si no se eliminan adecuadamente.

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Pirlisis.-

Se trata de una especie combustin incompleta de la biomasa tratada a altastemperaturas (200-1.100C) en atmsfera carente de oxgeno.

Los productos resultantes son carbn vegetal (20%) y aceites piroleosos(30%), cuya descomposicin es compleja y est formada por cidos orgnicos,alcoholes, cetonas e hidrocarburos cclicos, principalmente, junto con una fraccin mayoro menor de agua. Por otra parte, se genera un 20% de gases como CO, CO2, H2, CH4.

Las proporciones de los diferentes materiales (slidos, lquidos, gases) es variable, en funcin del proceso especfico y las condicionesde trabajo.

Dilatados perodos de tiempo a temperaturas prximas al lmite inferior citadopara el proceso, favorecen la formacin de carbn (carbonizacin), mientras que laproduccin de aceite se ve favorecida a tiempos cortos de tratamiento (procesos "flash")y temperaturas ms elevadas.

Gasificacin.-

Consiste en someter a los materiales a temperaturas entre 600 a 1500C enpresencia de pequeas cantidades de oxgeno. Los gases resultantes consisten en unamezcla de pequeas cantidades de xidos de nitrgeno y SO2, junto a CO2 , CO, metanoe hidrgeno. Como productos secundarios se originan carbn vegetal y aceitespiroleosos.

El proceso es el resultado de combustin incompleta en la que se combina unadescomposicin trmica inicial de la biomasa en atmsfera reductora (pirlisis), con laaccin de un gas oxidante que reacciona con el carbono de la propia biomasa, as comocon otros productos resultantes de la pirlisis inicial de la misma, para dar lugar al gas degasificacin descrito.

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1.6.3.- METODOS BIOQUIMICOS DE CONVERSION

Consisten en la transformacin de la biomasa por la accin demicroorganismos o de enzimas, que son aadidas a los medios de reaccin comocatalizadores.

Los mtodos bioqumicos son ms adecuados a biomasas con un altocontenido en humedad, debido a que tanto los microorganismos como las enzimas slopueden ejercer sus acciones en ambientes acuosos.

Por todo lo expuesto, queda de manifiesto la importancia y posibilidades quepresenta el aprovechamiento energtico de la biomasa residual en una sociedad en laque la demanda energtica es un claro exponente del nivel de vida y status culturalalcanzado, y el satisfacer esta demanda supone un gran reto del que depende, en ltimainstancia, el grado de desarrollo de la Humanidad y el deterioro del Planeta.

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1.6.4.- EFICIENCIA DE LOS DIFERENTES METODOSDE CONVESION ENERGETICA DE LA BIOMASA

La biomasa puede ser transformada bajo un punto de vista energtico, en calor,o bien en forma de trabajo mecnico o electricidad. El calor, a su vez, puede emplearsepara calefaccin o produccin de agua caliente, o bien para generar aire caliente o vaporque accionen turbinas para producir las dos ltimas formas de energa citada.

La combustin de la biomasa es el sistema de aprovechamiento mas directoy con l se obvan procesos intermedios que, en principio, disminuyen la eficienciaenergtica del proceso de conversin global. Sin embargo, la produccin de otrosproductos energticos a partir de la biomasa, tiene su base en una serie de razones:

En unos casos, como ocurre con los biocombustibles lquidos y gaseosos, elmotivo es la calidad del producto y no los rendimientos del proceso. Estos combustiblespueden utilizarse en motores de vehculos, pero no as la biomasa inicial. Por otra parte,la generacin de electricidad a partir de los biocombustibles lquidos o gaseosos quealimentan motogeneradores, son procesos ms eficientes, en general, que los queemplean combustin directa de biomasa para mover turbinas, a pesar de la energaperdida en la obtencin de los biocombustibles intermedios.

En otras ocasiones, la razn para el empleo de tecnologas alternativas a lasimple combustin hay que encontrarla en la necesidad de efectuar una concentracinenergtica inicial de los biocombustibles, a fin de disminuir costes de transportes de losmismos hasta los lugares de consumo, o de aumentar la homogeneidad del combustiblea fin de incrementar los rendimientos energticos de conversin. As ocurre con loscombustibles compactados y los propios jugos piroleosos.

Por ltimo, est el caso del biogs producido a partir de los RSU o de residuoslquidos que llegan a las estaciones depuradoras. En este caso, se trata de un productoligado a procesos de depuracin y cabe considerarlo, por tanto, como un subproductoenergtico del proceso principal. Su utilizacin se hace en para disminuir los costesenergticos de depuracin ms que para utilizar energticamente los residuos.

Los mtodos de bioconversin (fermentacin y digestin anaerobia) son muchomenos eficientes que los termoqumicos. Ello es debido a que mientras estos ltimosafectan a la totalidad de los componentes de la biomasa, los biolgicos solo actan sobreciertos compuestos, principalmente las fracciones azucaradas. Sin embargo, la calidadde los productos obtenidos y/o su conexin con procesos de depuracin justificanampliamente su empleo.

En la mayora de los casos, los precios de los biocombustibles estn en lasmismas bandas que los de los fsiles y, por tanto, en competencia con ellos. La mayor

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utilizacin de los biocombustibles se halla, en muchas ocasiones, condicionada por lainexistencia de una red de mercado que asegure la correcta produccin y suministro delcombustible, ms que por el precio del mismo. Por otra parte, es necesario progresar enel desarrollo de muchas de las tecnologas asociadas al uso de los biocombustibles a finde aumentar su fiabilidad.

Un caso particular en cuanto a costes lo constituye el bioalcohol ya que, a pesarde ser uno de los biocombustibles ms usados a escala comercial, su precio por termiaresulta mucho ms caro que la gasolina a la que sustituye. Para explicar este hecho, hayque considerar en primer lugar que, como se ver ms adelante, el rendimiento trmicode los motores de etanol es superior en un 20-25% a los de gasolina.

Por otra parte, el etanol cuando se emplea en mezclas aumenta losrendimientos de la gasolina sola y sirve para disminuir la adicin de sales de plomo. Portodas estas razones, no es adecuado expresar el valor del alcohol cuando se utiliza enmotores, en trminos de coste/termia exclusivamente.

En cuanto a estructura de costes, puede afirmarse que, excepto en el caso deciertas biomasas residuales, el principal factor asociado al precio total de produccin delos biocombustibles es la propia biomasa utilizada como materia prima que suelesuponer entre el 40 al 80% del valor econmico de la produccin.

Los procesos energticos asociados al empleo de biomasa lignocelulsica enforma de residuos son los que se aproximan, en cuanto a la materia prima, al porcentajeinferior citado, al ser la biomasa lignocelulsica y sobre todo la residual, de menor costeque las amilceas y azucaradas.

Un caso particular a esta situacin econmica lo presentan los RSU y losinfluentes de depuradoras cuyo valor es prcticamente nulo y en los que los costes estnasociados a la inversin en las plantas y su mantenimiento.

Dejando a un lado este caso, es muy interesante obtener materias primas debajo coste a la hora de conseguir biocombustibles baratos y competitivos y, en estesentido, los cultivos energticos pueden ser fuentes de gran productividad y bajos costesde biomasa.

Otros factores que van a afectar, aunque en menor medida, el costo final deproduccin de los biocombustibles son el rendimiento de la conversin (que repercutesobre los costes asociados a la materia prima y a los equipos) y el tamao de la plantade fabricacin empleada. Existe en cada caso un tamao ptimo de instalacin a fin deoptimar costes de produccin

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1.7.- PRODUCTOS DERIVADOSDE LA BIOMASA

Atendiendo a su utilizacin, pueden dividirse estos productos en combustibles y nocombustibles. Esta clasificacin no es estricta ya que algunos productos combustiblescomo el etanol o los jugos piroleosos pueden ser tambin, fuente importante de otrosproductos utilizados para fines no combustibles.

Los biocombustibles slidos, excluido el carbn vegetal, poseen un menor podercalorfico que el carbn, lo cual unido a su inferior densidad se traduce en unos mayorescostos de transporte. No obstante, debido a las ventajas medioambientales y econmicasson los ms difundidos (astillas, virutas, cortezas, briquetas, plets, grnulos, serrn, etc.)

Los aceites vegetales son productos de una densidad parecida al fuel-oil pero demucha mayor viscosidad. Su poder calrico e ndice de octano son inferiores a los delcombustible fsil y por ello, se precisan motores Diesel modificados para su utilizacinen los mismos. Mucho ms parecidos al fuel-oil son los etil o metil steres, que puedeutilizarse solos o en mezclas con el combustible fsil.

Los jugos piroleosos, por su contenido en cidos orgnicos, son altamentecorrosivos. Adems, dada su gran viscosidad y densidad, su uso ms adecuado consisteen la produccin de calor en calderas con quemadores adecuados a sus caractersticasintrnsecas. Al contrario que el resto de los biocombustibles lquidos, no puedenemplearse en motores.

La hidrogenacin de los jugos piroleosos da unos productos oleosos que poseenunas caractersticas en cuanto a densidad, viscosidad y poder calorfico muy semejantesal fuel-oil y pueden emplearse como sustitutos o en mezclas con l. Su coste deproduccin, en torno a los 200-250 $ USA/t, y el estado de desarrollo de la tecnologa deproduccin, hace que falten an muchos aos para que puedan ser utilizadoscomercialmente.

Al igual que ocurra con los biocombustibles slidos, los biocombustibles lquidosposeen un contenido en azufre nulo o insignificante en comparacin con los fsiles.

Los biocombustibles gaseosos, biogs y gas de gasificacin de biomasa, sonproductos de un inferior poder calrico a los productos fsiles. Pueden ser utilizados encalderas, para la produccin de calor, o bien en motores de gas, para producir trabajomecnico o electricidad.

El biogs de depuradoras, por su corrosividad (debido a su contenido en sulfdrico),encuentra un uso ms adecuado en la alimentacin de calderas, mucho ms resistentesa la corrosin que los motores; y, si bien, se han desarrollado motores especiales ysistemas de depuracin para obviar este problema, los costes de los equipos y elmantenimiento de los mismos son todava muy elevados. Por el contrario, el gas degasificacin y el de vertederos controlados se pueden utilizar en motores para produccinde trabajo mecnico o electricidad sin este tipo de problemas.

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1.7.1.- ASPECTOS MACROECONOMICOS DE LA PRODUCCION Y UTILIZACION DE LOS BIOCOMBUSTIBLES

La produccin y uti lizacin de biocombustibles frente a los tradicionales, llevaasociadas una serie de ventajas sociales y medioambientales dignas de ser tenidas encuenta y que pueden contribuir favorablemente, de ser consideradas adecuadamente, aaumentar su rentabilidad frente a los combustibles fsiles.

As, los sistemas de produccin de biomasa estn ntimamente ligados con laagricultura ya que, debido a la baja densidad energtica de la biomasa, deben serdescentralizados y localizados cerca de los puntos de origen de las materias primas. Laconsecuencia de estos hechos es que, a diferencia de lo que ocurre con los combustiblesfsiles, los beneficios de la produccin energtica recaeran directamente sobre el mediorural, pudiendo contribuir, como de hecho lo estn haciendo en diversos pases, aldesarrollo de zonas pobres, de agricultura deprimida.

Por otra parte, la enorme potencialidad del mercado energtico viene a asegurarla compra de la totalidad de los productos supuestas unas vas abiertas de mercado y unarentabilidad econmica necesarias.

Desde el punto de vista medioambiental, las tecnologas de produccin debiocombustibles, en muchos casos ligadas a la eliminacin de residuos biomsicos, sonmenos contaminantes que las petroqumicas ya que, an en el supuesto de que produzcanresiduos, stos son mas fcilmente biodegradables

Conclusiones

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Como principal conclusin se puede extraer la gran utilidad de la biomasa paraobtener un sinfn de productos, muchos de los cuales proceden hoy en da de fuentesfsiles y, por tanto, no renovables. Estos productos pueden clasificarse en combustiblesy no combustibles.

Los productos no combustibles se obtienen, en general, por medio de tecnologasbien definidas y para las que, o no existe proceso alternativo, o son las ms rentableseconmicamente.

Por otra parte, a partir de la biomasa se pueden obtener toda la gama decombustibles slidos, lquidos y gaseosos que hoy en da se producen de fuentes fsiles.La considerable penetracin de mercado de estos productos, incluso en algunos pasesindustrializados es ya un hecho, y la generalizacin futura de su empleo depender, engran medida, de la creacin de vas estables de mercado que aseguren a los productoressus beneficios y a los consumidores productos de calidad y precios constantes.Conscientes de estos hechos y de las ventajas macroeconmicas de la utilizacin de losbiocombustibles ya citados, los gobiernos debern intervenir alentando, fomentando,financiando y, en su caso, promoviendo legislaciones que tiendan a organizar y consolidarel mercado de estos nuevos combustibles renovables.

En lo que se refiere al carbn vegetal, es mucho ms parecido al carbn fsil, conla ventaja de producir menos humos en la combustin y de poseer un muy inferiorcontenido en azufre. Por ello fue un combustible muy apreciado en metalurgia hasta queen el siglo XIX fue sustituido por el producto fsil debido a sus inferiores costes.

En la actualidad, el carbn vegetal slo se emplea como combustible domstico oindustrial en pases poco desarrollados. Encuentra, sin embargo, amplias aplicacionesen siderurgia, como componente de hierros y aceros especiales y en diferentes industriascomo adsorbente, en su forma de carbono activo, debido a su gran porosidad.

De los biocombustibles lquidos, tan slo el etanol o alcohol etlico es utilizado hoycomo combustible de motores a escala industrial. El resto, jugos piroleosos y sobretodo, los aceites vegetales y derivados, estn en fases de experimentacin y desarrollo.

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2.- ENERGIAS XILOGENERADASEntendemos por Energas Xilogeneradas todas aquellas formas de energa que es

posible generar a partir de productos biomsicos de naturaleza lignocelulsica y, deforma restringida, a partir de la madera y sus derivados en sus diferentes formas ypresentaciones.

Energas Xilogeneradas, como asignatura, es una disciplina especfica que porprimera vez se imparte en la Universidad Espaola, por tratarse de una asignatura denueva creacin.

Sin embargo, las energas xilogeneradas fueron las primeras que conoci y dominel hombre primitivo hace ms de 80.000 aos. As, el descubrimiento del fuego a partirde la madera es la tecnologa energtica ms antiga utilizada por nuestros antepasadoscaverncolas.

El manejo del fuego y la combustin controlada de la madera marca uno de loscambios sociolgicos y culturales ms trascendentes que han marcado a la Humanidaddesde que el Hombre apareci sobre la Tierra y, por tanto, supone un giro fundamentalde la Historia tal y como la conocemos hoy en da.

Sin embargo, los fundamentos cientficos de esta tcnica de aprovechamiento dela energa qumica contenida en los enlaces moleculares, que hoy en da es generalizadoy habitual en todo el mundo, siguen siendo una gran incgnita para los cientficos, quetrabajan afanosamente en el estudio de los fenmenos energticos que tienen lugardentro de una simple llama.

Hoy en da, mediante complejos y sofisticados sistemas lser asistidos porpotentsimas computadoras, se empiezan a desentraar los secretos ms ntimos y lasleyes fsicas que rigen fenmenos como la gasificacin, pirlisis o combustin, ya quemediante esta avanzada tecnologa es posible diseccionar las mltiples capas queforman una llama y registrar y modelizar los fenmenos que, por primera vez en laHistoria, el Hombre ha podido ver y estudiar en profundidad.

No obstante, la investigacin en este campo tiene un gran camino por delante y losretos ocasionados por las limitaciones energticas de nuestro planeta harn que en elfuturo aspectos como la eficiencia y el ahorro de energa, as como la explotacin denuevas fuentes energticas, tengan una relevancia y una importancia creciente en unmundo superpoblado y de recursos muy limitados y no renovables.

En cuanto a aspectos cuantitativos cabe sealar que de los 3.000.000.000 m3 demadera que se consumen en el mundo anualmente, cerca del 60% se utiliza con finesenergticos y el restante 40% se destina a madera de construccin, produccin de pastade papel, fabricacin de tableros, muebles, etc. etc. Este hecho pone de manifiesto laimportancia que tiene la madera a nivel global como fuente de energa primaria. Pero loms importante es que en pases pobres y del tercer mundo, la madera es la principalfuente de energa o incluso la nica disponible, por lo que las reservas de productos

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lignocelulsicos son imprescindibles para la subsistencia de miles de millones depersonas.

Por lo tanto, una vez enumeradas las formas y fuentes de biomasa de unamanera genrica, as como los diferentes tipos de productos obtenibles a partirde sta, en lo sucesivo nos centraremos en el estudio del aprovechamientoenergtico de la Fitomasa Lignocelulsica de la que se obtienen las " EnergasXilogeneradas ".

3.- RECOLECCION DE LA

FITOMASA RESIDUAL Los residuos lignocelulsicos generados en las explotaciones forestales e

industrias de transformacin de la madera representan un importante potencial energticoque podemos evaluar en el entorno de los 5.5 kwh/Kg para residuos lignocelulsicostotalmente deshidratados, 4.6 kwh/kg para residuos secos (15% de humedad B.H.) y unos2 kwh/kg para residuos hmedos (50% de humedad). No obstante, esta energa potenciales de difcil valorizacin debido a las caractersticas intrnsecas de la biomasa y a lanaturaleza de las explotaciones.

Como principales limitaciones para el aprovechamiento energtico de la fitomasade origen forestal destacan:

DISPERSION DE LOS RESIDUOSGRAN HETEROGENEIDADBAJA DENSIDAD ELEVADO GRADO DE HUMEDADTAMAO Y GRANULOMETRIA DE LAS PIEZAS DE RESIDUODIFICULTAD PARA EL TRANSPORTE, MANIPULACION Y MANEJOELEVADOS COSTES DE EXTRACCIONPRESENCIA DE PRODUCTOS INDESEABLES (PIEDRAS, ARENA, METALES)

Por otra parte, hay que tener en cuenta que en las partes verdes de las plantas y enlas fracciones ms finas se concentra cerca del 80% del contenido total de nutrientes delas plantas, por lo que una extraccin abusiva podra favorecer procesos dedesfertilizacin y prdidas de materia orgnica. Por otra parte, precisamente este tipo dematerial (hojas verdes, acculas y ramillas finas) plantean numerosos problemas tcnicosen cuanto a la valorizacin energtica. Los principales problemas son:

ATASCOS EN LOS EQUIPOS DE ASTILLADOFERMENTACIONES EN LOS MONTONES DE RESIDUOSINCREMENTO DE HUMEDAD DEL COMBUSTIBLEOBSTRUCCIONES EN LOS SISTEMAS DE ALIMENTACION Y DOSIFICACIONATASCOS EN LOS SISTEMAS DE TRANSPORTE AUTOMATICOABOVEDAMIENTOS EN LOS SILOS Y TOLVAS DE ALMACENAMIENTOINCREMENTO DEL CONTENIDO EN CENIZAS DEL COMBUSTIBLE FINAL

Por estos motivos, conviene limitar este tipo de extracciones a los trabajosselvcolas de aclareo y entresaca y slo cuando la proporcin de madera sea muyimportante respecto a las mencionadas partes verdes.

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Los residuos de industrias de primera transformacin de la madera generanimportantes cantidades de residuos (entre el 30 y 50% del total de madera manejada).Estos residuos presentan algunas ventajas respecto a los forestales desde el punto devista de los aprovechamientos energticos, como:

PRODUCCION CONCENTRADA Y EVALUABLETAMAO Y FORMA DE LAS PIEZAS MAS MANEJABLEMENOR HUMEDAD (EN ALGUNOS CASOS)

Sin embargo, persisten en la mayora de los casos los problemas mencionados enel caso de residuos forestales.

Por estos motivos, es necesario realizar una serie de transformaciones a la biomasaresidual para convertir sta en materiales combustibles de calidad, para lo cual existenuna serie de equipos y tecnologas que permiten reducir los costes de explotacin yposibilitan la obtencin de productos energticos.

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3.1.- SISTEMAS PARA LA RECOLECCION DE FITOMASA

RESIDUAL FORESTALPara la recoleccin y apilado de los residuos forestales suelen emplearse desde

sistemas de traccin animal o manuales hasta equipos especiales con pinzas, garras,plumas, etc, que van cargando y concentrando los productos inicialmente esparcidos ydiseminados por la superficie del monte, donde han sido generados como residuo de laslabores selvcolas (podas, clareos, claras, huroneos, entresacas, etc) o como desecho delas labores de extraccin de madera comercial (puntales, copas, ramas, tocones, etc).

En funcin del tipo de explotacin y de la metodologa operativa utilizada en laslabores forestales (mtodo de aprovechamiento de rboles enteros o de productosprocesados), los residuos pueden generarse en el interior del monte o bien a borde depista, cargadero, cortafuegos, etc. Incluso en algunas ocasiones, los residuos no seseparan de la madera comercial hasta que llegan a fbrica.

En funcin de las distancias de concentracin, topografa y orografa del terreno,densidades y distribucin de pistas y tipo de equipamiento utilizado, los costes deextraccin y astillado de los residuos forestales pueden oscilar entre las 6 y 16 pta/kg.

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3.1.1.- PROCESADORAS FORESTALES

Se trata de equipos integrales dotados de traccin independiente y de granadaptabilidad a terrenos angostos (pendiente menor del 30%). Estn dotados de:

PINZA PARA LA SUJECCION DEL ARBOL

Consiste en un sistema hidrulico adaptable a diferentes dimetros y que permiteuna firme sujecin de los troncos durante el procesado, impidiendo movimientos yvibraciones que podran afectar la precisin de los trabajos de corta y limpieza del rbol.

CUCHILLA PARA EL CORTE BASAL DEL TRONCO

Se trata una sierra circular de eje mvil que produce el corte del rbol a la alturadeseada.

SISTEMA DE DESRAME AUTOMATICO

Compuesto por un juego de cuchillas accionado neumticamente que recorre eltronco longitudinalmente, procediendo al desarme completo del rbol en cuestin depocos segundos.

SISTEMA DE RODILLOS DESCORTEZADORES

Formado por dos rodillos giratorios de superficie rugosa, que se adaptan al troncoy que mediante el rozamiento producido al girar a gran velocidad producen la separacinde la corteza, quedando el tronco limpio y listo para ser troceado.

CUCHILLA PARA EL CORTE DE TROZAS DE TAMAO COMERCIAL

Una vez preparado el tronco, la pinza de sujecin gira 90 grados colocando el troncoen posicin horizontal. En ese momento, los rodillos van moviendo el tronco hasta situarlofrente a un sistema de corte automtico que procede a despiezar el tronco en trozas detamao comercial (2m - 2.5m). Las dimensiones de las trozas son prefijables, de formaque se pueden obtener piezas de cualquier longitud mediante la programacin en unsistema computarizado.

Las trozas de madera quedan apiladas y listas para ser extradas mediantesistemas de arrastre (Skidder) o autocargadores con pluma.

Existen modelos de muy diverso tamao, desde los de tipo tractor agrcola, hastaingenios del tamao de un autocargador y estn especialmente recomendados paraprocesar rboles de porte monopdico (pino, eucalipto) ya que, si se trata de pies devarias guas, el sistema no es recomendable.

Los sistemas de corte, desramado y descortezado expuestos pueden seradaptados a maquinaria forestal convencional.

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El ritmo de trabajo es espectacular, siendo posible procesar un rbol completo deunos 20 m de altura y 30 cm de dimetro por minuto.

Las ltimas innovaciones tecnolgicas se centran en la mejora del diseo del puestode trabajo ya que, al ser maquinaria que puede ser manejada por un slo operario, se handotado las cabinas de mandos con sistemas muy sofisticados que permiten un giro dela cabina de 360 grados en horizontal y basculan verticalmente. Por otra parte, se hanintroducido notables mejoras en cuanto al diseo hergonmico de los mandos y se hancomputarizado los sistemas mecnicos, lo cual incrementa la productividad y la calidadde los productos finales.

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4.- PROCESOS DE PRETRATAMIENTO (TRANSFORMACION FISICA) DE LA

FITOMASA RESIDUALLos procesos de transformacin fsica de la fitomasa residual, en general, suponen

un reto tanto tcnico como econmico para el aprovechamiento energtico de estosmateriales de naturaleza heterognea y formas y tamaos dispares ya que los elevadoscostes de manejo y la puesta a punto de las tecnologas ms adecuadas en cada casodificultan, encarecen y condicionan los proyectos especficos que seran potencialmenterealizables en este sector de las Energas Renovables.

En funcin de la propia naturaleza de los productos residuales empleados comomateria prima y de su presentacin y caractersticas intrnsecas especficas, ser precisorealizar una o varias etapas de transformacin fsica y acondicionamiento previo, siempreque el mayor valor aadido de los productos que se obtienen permita la introduccin destos en mercados donde el precio de los combustibles renovables compense los costesocasionados por el manejo y manipulacin a que son sometidos.

En determinadas circunstancias, resulta imprescindible, o incluso rentable,deshidratar la biomasa y/o someterla a una o ms etapas de reduccin granulomtricay acondicionamiento estructural; o incluso es posible compactar la fitomasa residuallignocelulsica para obtener productos combustibles de alta densidad (600 a 1.300kg/m3), que se utilizan como sustitutivos del carbn y la lea.

El coste final del producto obtenido depende del incremento de valor aadido quese obtiene al someter la materia prima a los diferentes procesos de acondicionamientoy transformacin fsica. As, por ejemplo para la obtencin de productos de muy alto valoraadido como las briquetas, plets o grnulos el coste es superior al del resto de losresiduos transformados en combustibles sometidos a menos procesos de transformacincomo las astillas, serrn, virutas, etc.

No obstante, el precio de venta potencialmente alcanzable por estos combustiblesms elaborados, justifica en muchos casos las inversiones y costes adicionalesnecesarios para obtenerlos.

Las principales etapas de transformacin realizables para el tratamiento de lafitomasa residual son las siguientes:

ASTILLADO, SECADO NATURAL, SECADO FORZADO MOLIENDA, TAMIZADOY DENSIFICACION.

Seguidamente, se describe someramente la problemtica especfica de cadafase de transformacin fsica considerada.

Posteriormente, en los siguientes captulos, se profundizar con ms detalle enlos procesos de mayor inters:

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4.1.- ASTILLADOEl astillado de monte es un proceso mediante el que se consigue una primera

etapa de reduccin granulomtrica, que permite obtener astillas (chips) con un tamaomximo de partcula que posibilita el manejo, almacenaje, carga y transporte de losresiduos de una forma tcnicamente viable ya que, de otra forma, estos productosresiduales seran inmanejables utilizando mtodos convencionales.

En general, los equipos de astillado constan de las siguientes partes:

SISTEMA DE ALIMENTACION

Permite el acceso de los residuos hasta la boca de astillado propiamente dicha.Suelen ser sistemas de cinta o de cadenas (scrapper), que mediante un movimientolineal van concentrando la biomasa. En muchos casos (sobre todo en equipos depequea capacidad) la alimentacin se realiza de forma manual.

RODILLOS DE SUJECCION

Se trata de dos rodillos de superficie dentada dotados de un sistema hidrulicode presin variable, que se adaptan a los diferentes tamaos de los residuos,sujetando stos fuertemente e introducindolos en la boca de astillado en direccinperpendicular a las cuchillas, lo cual es fundamental para permitir un corte limpio y unfuncionamiento correcto del conjunto. Estos rodillos pueden invertir su sentido de giro ycuando se produce una sobrecarga, atasco u obturacin expulsan el residuo paraevitar roturas o problemas de mayor envergadura.

SISTEMA DE CORTE

Es el alma del equipo y del mismo depende el tipo, forma y calidad de las astillasobtenidas. Consiste en una serie de cuchillas metlicas de gran resistencia aldesgaste que van ubicadas sobre un sistema motriz que gira a gran velocidad. Elmontaje de estas cuchillas puede ser:

- CUCHILLAS SOBRE VOLANTE DE INERCIA

Juegos de 3, 5 o mas cuchillas situadas tangencialmente sobre la superficie delvolante de inercia. Los parmetros a tener en cuenta para un correcto astilladoson: Angulo de ataque, longitud de las cuchillas, separacin entre las cuchillas ylas contracuchillas (situadas sobre la carcasa de la astilladora). As mismo, esfundamental un mantenimiento muy regular que incluye el afilado de las cuchillas yuna colocacin idntica de las mismas.

- CUCHILLAS SOBRE TAMBOR ROTARIO

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En este caso, el corte se produce por cizalladura (raspado) y no por impacto,como en el caso anterior. Se trata de un sistema especialmente recomendablepara productos de difcil astillado (debido a la propia naturaleza de los residuos,elevado contenido de humedad, etc..). Existen modelos tecnolgicamenteavanzados donde las cuchillas forman parte del propio rodillo y se emplean paraastillar residuos especialmente problemticos (ej: corteza de eucalipto)

- CUCHILLAS ESPECIALES DE FORMA HELICOIDAL

En estos modelos la cuchilla va montada sobre uno o dos conos, los cualesrecorre superficialmente formando una hlice. En este caso, el astillado seproduce mediante el rebanado de las piezas de madera.

SISTEMA DE EXTRACCION DE ASTILLAS

Las astillas generadas son impulsadas por la propia inercia de los sistemas detrituracin o mediante la succin provocada mediante aspiradores, hasta una tuberade salida que tiene la posibilidad de girar 360 grados sobre su eje vertical, lo cualpermite depositar las astillas en el punto ms adecuado alrededor de la mquina. Asmismo, el canal de salida dispone en su parte final de un deflector de ngulo variable adiscrecin, lo cual permite dirigir las astillas hacia el lugar deseado, pudiendo hacersemontones de astillas a ms o menos distancia de la astilladora (max. 15-20 m).

En cuanto a sistemas de traccin, podemos distinguir los siguientes tipos deequipos de astillado:

ASTILLADORAS ESTATICAS

Especialmente concebidas para el astillado en plantas industriales, su ubicacines definitiva y suelen emplearse en instalaciones que generan residuos voluminososcomo costeros, tacos, troncos y restos de gran tamao.

ASTILLADORAS SEMIMOVILES

Se trata de autnticas plantas industriales (20 - 30 m de longitud) sobre ruedas,que se desplazan hasta las explotaciones forestales, donde permanecen ubicadasdurante varios meses. En general, se trata de equipos diseados para manejarrboles enteros. Estos ingenios proceden al desrame, descortezado y astillado de losresiduos en cuestin de minutos, por lo que las producciones pueden llegar hasta los100.000 kg/h

ASTILLADORAS MOVILES

Son ingenios que permiten acceder a las explotaciones forestales y que ,enfuncin del sistema de traccin, pueden clasificarse en:

- ASTILLADORAS REMOLCADAS

Suelen ser mquinas pequeas (1000-2000 kg), de peso reducido y diseadasespecficamente para acceder con facilidad a lugares montaosos, angostos y dedifcil maniobrabilidad, debido a las condiciones del terreno o a la ausencia de pistaso vas de saca.

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Son equipos de manejo muy simple y fcil mantenimiento. Se trasladanarrastradas mediante tractores agrcolas y forestales (>80 CV) y funcionan accionadasdesde la toma de fuerza de stos mediante una conexin mecnica (cardan). Lasproducciones son del orden de 1.000 a 10.000 kg/h.

- ASTILLADORAS AUTOPROPULSADAS

Son equipos de mayor tamao y volumen y estn dotadas de sistema autnomode traccin. Generalmente, se utilizan en pistas, caminos forestales, vas de saca ycortafuegos, aunque eventualmente pueden acceder al interior del monte siempre quelas pendientes no superen el 30% y la densidad de plantacin no impida lamaniobrabilidad de la maquinaria, que en este caso es bastante ms limitada que enel caso de las astilladoras remolcadas.

Las producciones son del orden de 5.000 a 20.000 kg/h y los costes demantenimiento y operacin son superiores a los de las astilladoras remolcadas, por loque se recomiendan especialmente en los casos de grandes explotaciones intensivasy donde escasez la mano de obra.

Estos equipos pueden estar dotados de implementos que aumentan suversatilidad, capacidad de produccin, autonoma y rendimiento. Los principalesaccesorios son:

- Pluma para la recogida y alimentacin de los residuos

- Autocontainer basculante

- Container recambiable

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4.1.1.- PROBLEMATICA DEL PROCESO DE ASTILLADO

Los principales problemas durante esta etapa radican fundamentalmente en ladispersin de los residuos, que hace difcil su concentracin en puntos determinados,donde se realizan los trabajos forestales y que, en muchos casos, se generan en lugaresde difcil accesibilidad, debido a las fuertes pendientes del terreno, caractersticasestructurales de ste y baja densidad de vas de saca, pistas, caminos forestales,cortafuegos y, en general, vas por las que se pueda acceder mediante maquinariapesada hasta los puntos de concentracin de esta fitomasa residual forestal.

Por este motivo, los equipos de astillado existentes en el mercado mundial son decaractersticas muy variadas, de forma que para cada tipologa de explotacin se puedeelegir entre equipos ms o menos sofisticados, dotados de sistemas ms o menosautomticos para realizar las diferentes fases de que consta el proceso de astillado(alimentacin, trituracin, recoleccin de astillas).

Mediante sistemas de traccin muy potentes y mquinas dotadas de ruedasespeciales u orugas y equipos con traccin independiente en todas las ruedas (4,6,8) esposible llegar hasta lugares de difcil acceso. Pero existen zonas donde la pedregosidad,grado de encharcamiento y estructura del terreno hacen inviable tcnicamente el empleode equipos de astillado.

Asimismo, lo intrincado de algunos montes y la elevada densidad del arbolado y elsotobosque es otro factor limitante para el empleo de maquinaria pesada; por lo que, enla mayora de los casos, slo es posible trabajar desde las pistas, caminos forestales ycortafuegos, hasta donde deben extraerse los residuos generados en el monte. Estodificulta notablemente los trabajos ya que la extraccin debe hacerse de forma manual ocon ayuda de cablestantes, skidders, etc. Pero, en cualquier caso, la distancia mximade actuacin desde las pistas no suele superar los 50 m en terreno llano y los 25 m si setrabaja en pendiente, con lo que puede quedar gran cantidad de residuo sinaprovechamiento y el que se aprovecha se obtiene a un coste muy elevado.

Otro de los problemas a tener en cuenta es la presencia de cuerpos extraos, comoson los elementos metlicos (herraduras, balines, perdigones, clavos, postas, alambres,etc.) presentes en los residuos forestales y que pueden causar roturas, atascos y fuertesdesgastes en los rodillos y cuchillas de los equipos de astillado.

Asimismo, la presencia de partculas minerales procedentes del polvo, arrastres delviento, etc., que se concentran en la corteza de los rboles es otro factor de desgaste delas piezas y elementos mecnicos de la maquinaria forestal. Adems, hay que tener encuenta que los aportes de ridos producidos durante el arrastre y extraccin de losresiduos, incrementa notablemente este efecto abrasivo, con el consiguiente aumento delos costes de mantenimiento y reparacin de la maquinaria.

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En muchas ocasiones, la presencia de elevados porcentajes de hojas, restosherbceos de brozas y rozas y de cortezas de naturaleza fibrosa, produce el atasco yobstruccin de los elementos mviles de estas mquinas, lo cual dificulta los trabajos, alcegarse las salidas de astilla o interrumpirse el correcto funcionamiento de las mismas,lo cual conlleva las consiguientes paradas y tiempos muertos y el incremento de loscostes unitarios y reduccin de rendimientos.

Otro de los parmetros a tener en cuenta en cuanto a la problemtica de latransformacin de los residuos forestales es su baja densidad, lo cual hace que losrendimientos en peso obtenidos sean muy bajos y que haya que manejar importantesvolmenes de residuo para mantener una explotacin dentro de los umbrales derentabilidad ya que los costes de explotacin por tonelada generada son muy elevados.

Finalmente, otro factor que incide sobre la problemtica del aprovechamiento de losresiduos es el elevado contenido de humedad que presentan, lo cual dificulta el manejode los mismos ya que un residuo hmedo se astilla con mayor dificultad y las astillasobtenidas son ms heterogneas y tienen un importante porcentaje de piezas largas quedifi