El Centro de Biorrefinería y Bioenergía (BIO2C) es una instalación de ensayos a escala piloto semi-industrial donde CENER desarrolla procesos y tecnologías como etapa intermedia entre el laboratorio y el escalado industrial.

La crisis energética en la que nos encontramos inmersos en este momento en Europa está provocando que los costes energéticos tanto de electricidad como de gas natural estén totalmente disparados tanto para las industrias como para los ciudadanos. Es por ello que cada vez es más urgente el desarrollo de tecnologías de descarbonización, necesarias para la transición energética, reduciendo así nuestra dependencia de los recursos fósiles.

Para ello, uno de los pilares fundamentales es el uso de la biomasa, muy extendido en forma de leña, astillas o pellets, y con elevado potencial como materia prima para la producción de gases renovables y biocombustibles avanzados que puedan servir tanto para su inyección directa en la red como para su uso en la movilidad, mediante tecnologías como pirólisis, licuefacción hidrotermal, gasificación y otras.

Unidad de gasificación disponible para proyectos en colaboración

La gasificación es un proceso de oxidación parcial a alta temperatura (700-1500 ºC) a través del cual la biomasa se transforma en gas de síntesis, principalmente formado por CO, CO2, H2, CH4 y C2Hx. El gas de síntesis puede convertirse catalíticamente en productos de alto valor añadido como los biocombustibles y productos químicos, o en hidrógeno. Por esta vía se pueden producir una variedad de biocombustibles líquidos y gaseosos sintéticos a partir de la gasificación de la biomasa lignocelulósica: gas natural sintético por metanización, o biometanol, o por síntesis Fischer-Tropsch conseguiremos biodiésel, biogasolina y bioqueroseno.

El biometano por ejemplo tiene una composición química muy similar a la del gas natural, por lo que es posible inyectarlo en la red gasista con la que contamos en la actualidad, y además también es compatible con el uso de vehículos que utilizan gas natural.

Para ello, CENER dispone de la Unidad de Gasificación en el BIO2C en la que se realizan ensayos para la industria a nivel demostrativo. Esta Unidad es una planta de demostración única a nivel nacional, tanto por su tamaño de 2 MWt de lecho fluidizado burbujeante, así como por su operación con un amplio rango de biomasas (como astillas, paja, residuo forestal, restos de podas…) en temperaturas entre 650-1000 ºC, y tanto con aire como con mezclas de vapor y oxígeno como agente gasificante.

Después de la gasificación, el gas de síntesis producido se debe limpiar y acondicionar para la conversión catalítica, ya que contiene alquitranes y otros contaminantes, como H2S, COS, HCl, materia particulada y especies de nitrógeno (NH3 y HCN), que es necesario eliminar antes de los procesos de síntesis catalítica. Es por ello que en esta Unidad de Gasificación del BIO2C se va a implantar un sistema de depuración del gas de síntesis a escala piloto que tratará un 10% del syngas generado, según las especificaciones de los procesos de síntesis. 

Hoy en día, esta instalación está disponible para realizar proyectos en colaboración con empresas para el desarrollo y demostración de tecnologías de generación de hidrógeno o biocombustibles sintéticos a partir del gas de síntesis, con los que CENER quiere aportar nuevas soluciones tecnológicas, necesarias para una transición energética sostenible, contribuyendo así a la lucha contra el cambio climático.

Últimas experiencias en gasificación

Entre las últimas experiencias desarrolladas por CENER cabe destacar la gasificación de residuo forestal y de paja de cereal, realizadas en el marco del proyecto europeo de investigación Horizonte 2020 BRISK2. 

La operativa para llevar a cabo esta tipología de ensayos demostrativos se basa en, primero, preparar varias toneladas de materia prima en cuanto a picado, astillado, molienda o pelletizado se refiere, según el tipo de biomasa a ensayar en la Unidad de Pretratamiento, ubicada también en el BIO2C. Además, se caracterizan las materias primas de acuerdo a su composición elemental: azufre, cloro, contenido de humedad, contenido y composición de las cenizas, densidad y poder calorífico. En caso necesario se realizan también pruebas en frio de la alimentación de cada tipo de biomasa para caracterizar su comportamiento, ajustar los parámetros de control y garantizar un correcto control de la alimentación durante los ensayos de gasificación.

 A continuación se llevan a cabo estos ensayos, usando como agente de gasificación tanto aire como la mezcla de oxígeno/vapor. Actualmente la gasificación a escala industrial se realiza con aire que, al contener nitrógeno, genera un gas combustible de menor poder calorífico, pero apto para aplicaciones térmicas en la industria (por ejemplo, en hornos industriales).

Es por ello que CENER también trabaja a escala pre-industrial en gasificación, con mezclas de vapor y oxígeno, obteniendo así un gas de síntesis no diluido con nitrógeno y apto para la producción de hidrógeno o la síntesis de biometano. Durante estos ensayos de gasificación se registran los parámetros de operación en cada caso, como por ejemplo: la temperatura del reactor, flujo de biomasa, flujo de gas de síntesis, etc... Además, se lleva a cabo el análisis de la composición del gas de síntesis producido para cada punto experimental, así como medidas del contenido en partículas y alquitranes en el mismo.

De este modo, este biometano o biohidrógeno a partir de gasificación podrá inyectarse en la red  y ser utilizado en todo tipo de  aplicaciones domésticas e industriales,  o ser transportado a una gasolinera/hidrogenera para su uso en vehículos (licuado y comprimido),  sustituyendo así al gas natural. Es por ello que se presenta como un pilar clave en la descarbonización de las industrias y en la seguridad energética, que además mediante la valorización de residuos es un claro ejemplo de economía circular.

Goizeder Barberena

Responsable de Desarrollo de Negocio de Biomasa en CENER