Soluciones basadas en el uso de biomasa para descarbonizar el sector industrial
Con el proyecto RE4Industry CIRCE apoya y guía a las industrias de los sectores intensivos en energía europeos en su transición hacia la descarbonización mediante la integración de diferentes soluciones basadas en energías renovables.
Esto permitirá que la generación de la energía requerida en sus procesos productivos se obtenga de una manera más sostenible y neutra en carbono.
La UE ha fijado objetivos ambiciosos para la descarbonización de sus actividades para 2050. Parte de esta descarbonización pasa por implementar tecnologías que sustituyan el uso de energías de origen fósil y eviten las emisiones de más gases de efecto invernadero (GEI) a la atmósfera. Responsables de un 30% del total de dichas emisiones son las industrias intensivas en energía (IIEs). Especialmente los sectores siderúrgico, cerámico y del vidrio que, juntos, producen alrededor de 4395 Mt CO2e (>26%).
Adicionalmente, la situación geopolítica actual está ocasionando un incremento de los precios de los combustibles sin precedentes recientes. Esto está forzando al sector industrial a acelerar sus estrategias de descarbonización no sólo por el encarecimiento de los combustibles, sino también por la dificultad de adquirirlos.
La biomasa aporta soluciones para descarbonizar el tejido industrial tanto para generar calor como electricidad: desde biomasa lignocelulósica en tecnologías como la gasificación para producir un gas de síntesis y/o electricidad, hasta la producción de biogás mediante la digestión de la fracción orgánica de los residuos sólidos municipales u otro tipo de residuos provenientes de la agricultura y la ganadería.
Biomasa para las industrias siderúrgica, cerámica y del vidrio
La implementación de biomasa para descarbonizar los procesos industriales en IIEs como la siderúrgica, el cerámica y el del vidrio está sujeta a la resolución de sus retos y al asentamiento de las tecnologías posibles.
Las soluciones basadas en el uso de biomasa para sustituir combustibles fósiles (principalmente gas natural y carbón) dependen de procesos termoquímicos de conversión y de procesos biológicos de valorización.
- Así, en el sector siderúrgico, se espera que el coque metalúrgico convencional sea remplazado con biochar, probablemente producido mediante procesos termoquímicos, pero aún se requiere investigación para corroborar en qué medida el biochar puede sustituir al coque y su efecto en el producto final. Se considera que el biochar tiene un nivel de madurez tecnológica (Technology readiness level o TRL) de 5-6.
- En el caso de la industria cerámica, se estima que gases renovables como el gas de síntesis proveniente de fuentes renovables o residuos, el hidrógeno verde o el biogás/biometano pueden ayudar a descarbonizar hasta el 80% de las emisiones de CO2 actuales; pero su transporte a través de la red convencional de gas natural (H2<10%) y su adaptación a los hornos en la industria siguen siendo retos significativos. El TRL de los gases renovables se considera de 6-7.
- Y en cuanto al sector del vidrio, en la actualidad se están probando aceites alternativos provenientes de biomasa debido a sus similitudes con aceites provenientes del gasoil, pero no se sabe cómo se van a comportar en un horno de vidrio en términos de fusión del vidrio y emisiones. El TRL de estos bioaceites se establece en 8-9.
Ejemplos de éxito de implantación de biomasa en sectores intensivos en energía
Cabe destacar un ejemplo de implantación exitosa de biomasa en el sector cerámico español. Cerámica Campo, ubicada en Galicia, cuenta con cuatro plantas abastecidas con sus propios sitios mineros. Todas las plantas de cerámica pertenecen al subsector de la construcción. Con el uso de biomasa, la compañía ha logrado una reducción de emisiones de CO2 de alrededor del 39% de un total de 6.000 toneladas de CO2 equivalente reportadas en 2019.
Por otra parte, Saint-Gobain ha desarrollado una tecnología de gasificación de tiro descendente de biomasa a mediana escala en una planta de fabricación de botellas de vidrio ubicada en el área de Champagne en Francia. La tecnología NOTAR® se desarrolla en un gasificador de múltiples etapas: pirólisis, combustión y reducción, que conducen a un gas de síntesis de alta calidad, sin alquitrán (950 kW). Como biomasa utilizan astillas de viñedo, incluyendo sarmientos de poda y cepas obsoletas. La energía producida se puede utilizar para generar calor y energía para cubrir las necesidades de la planta.
En el caso del sector siderúrgico, aún no hay un ejemplo exitoso de aprovechamiento industrial de la biomasa. Sin embargo, el desarrollo del proyecto TORERO liderado por ArcelorMittal proporcionará al sector una innovación que lo ayudará a descarbonizarse. Tiene como objetivo demostrar un concepto de tecnología completamente integrado en una acería a gran escala, eficiente en costos, recursos y energía para producir biochar a partir de la torrefacción de biomasa y bioetanol a partir de dióxido de carbono residual,.
Qué aporta RE4Industry
Los socios del proyecto RE4Industry trabajan en identificar las tecnologías renovables más adecuadas para su implantación industrial tanto en el corto plazo, como aquellas tecnologías más prometedoras en el largo plazo (objetivo 2050).
Para ello, han desarrollado varios recursos, disponibles para su consulta online: una herramienta para visualización de emisiones de gases de efecto invernadero por la industria europea; una recopilación de casos de éxito en la implementación de renovables en procesos productivos, que se actualiza cada cierto tiempo; la descripción sobre el estado de la industria europea donde se resaltan consumos energéticos, tecnologías usadas e iniciativas de descarbonización de múltiples sectores: acero, vidrio, cerámico, fertilizantes, cemento, aluminio, metales no ferrosos, por mencionar los más importantes; una descripción del estado de las IIEs en España, Grecia, Alemania y Holanda; y un catálogo sobre tecnologías de energías renovables disponibles para ser implementadas entre 2030 y 2050.
Realizar este análisis desde un punto de vista puramente tecnológico sería impreciso, pues es de vital importancia entender tanto la visión como las barreras y necesidades de estos sectores desde una perspectiva interna. Por ello, dentro de las próximas actividades del proyecto, CIRCE organiza el evento “Descarbonización de las Industrias Intensivas” el próximo 4 de octubre en Zaragoza.
Durante el evento, los asistentes podrán escuchar de primera mano casos de éxito de la implementación de renovables en sus procesos industriales. Habrá una sección específica para discutir el marco legal y fiscal que debe existir para permitir a las empresas descarbonizarse. Por último, los asistentes tendrán un espacio común para compartir proyectos de descarbonización, problemáticas y soluciones encontradas.
Alessandro Carmona et al,
Centro Tecnológico CIRCE
This project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement No. 952936.
