La utilización de biomasa en sistemas de generación de energía constituye una alternativa ventajosa desde el punto de vista medioambiental y, en ciertos casos, también económico y social. Los retos actuales en este campo se centran, sobre todo, en el desarrollo de procesos de combustión eficientes, fiables, y adecuados para aprovechar una creciente variedad de materiales.

Muestra de orujillo con diámetro entre 300 y 410 micras	Muestra de orujillo con diámetro superior a 710 micras

Una primera dificultad (paradójica si se tiene en cuenta la abundante literatura disponible sobre combustión de biomasa) es la escasez de datos concretos sobre el comportamiento de estos materiales en sistemas de combustión, que puedan ser utilizados en el diseño de nuevos sistemas. Si bien es relativamente sencillo encontrar abundante información sobre sus propiedades químicas, en la mayor parte de los casos estos resultados se han obtenido en condiciones alejadas del ambiente de combustión real. La metodología seguida en el LCI se basa en la realización de estudios experimentales utilizando el Reactor de Flujo Laminar, diseñado para reproducir los parámetros relevantes en sistemas reales. Tal y como se describe en el apartado dedicado a la combustión de carbón pulverizado, este procedimiento permite obtener las ‘curvas de combustión' en ciertas condiciones, o bien obtener los parámetros cinéticos representativos de las fases de devolatilización y combustión heterogénea, que posteriormente se han utilizado para predecir el comportamiento de la biomasa pulverizada en distintos escenarios.

Fotografías SEM de orujillo: por este orden, partículas originales enteras, seccionadas y corte de partícula en estado avanzado de combustión

En esta instalación también se ha estudiado la formación de escorias sobre las superficies de transferencia, que es la primera fuente de problemas operacionales con ciertos tipos de biomasa.

Depósitos formados en la combustión de biomasa. El de la izquierda está fundido, mientras el otro está formado por material suelto.

Tal y como se describe en el apartado correspondiente, la formación y emisión de aerosoles submicrónicos en combustión de biomasa presenta características especiales. Los estudios realizados incluyen la caracterización de estos fenómenos para un amplio rango de biomasas, aportando información novedosa en este campo. Asimismo, se han abordado los casos de co-combustión con carbón y otros materiales, obteniendo resultados interesantes sobre las modificaciones en las propiedades de las partículas generadas; además, dada su estrecha relación con los fenómenos de deposición de cenizas y corrosión, estos estudios pueden ser también relevantes para el diseño de estrategias orientadas a minimizar estos problemas.  El combustor semi-industrial también se ha utilizado para evaluar diversas estrategias de utilización de biomasa pulverizada en plantas de generación de energía:

• Co-combustión con carbón, mediante inyección en un quemador multi-combustible.
• Co-combustión con carbón, mediante inyección separada en el hogar. Entre las diversas alternativas disponibles, resulta especialmente atractiva la utilización de la biomasa como combustible de ‘reburning' para obtener reducciones significativas en la emisión de NOx.
• Uso de 100% biomasa en un quemador dedicado, generando una llama autoestable.

Llama de biomasa (residuos de madera) en el combustor del LITEC

Proyectos relacionados:

“Combustión de aceites usados de automoción para generación de energía”, Financiación: Instituto Aragonés de Medio Ambiente, Inv. Ppal: C. Dopazo, 1996

“Co-firing of biomass, coal waste and coal on mining sites for electricity generation (COBIOCOWA)”, Financiación: Unión Europea, Inv. Ppal: J. Ballester, 1998-2001.

“Estudio de la combustión de orujillo pulverizado”, Financiación: Foster-Wheeler Energía, Inv. Ppal: J. Ballester, 2000

“Sistema de alimentación de biomasa para el desarrollo de tecnologías de co-combustión de biomasa y carbón pulverizado”, Financiación: MCyT, Inv. Ppal: J. Ballester, 2000-01

“Estudio de la formación, deposición y retención de partículas en sistemas de generación de energía a partir de combustibles sólidos pulverizados”, Financiación: DGES, PB 97-0159-C03-02, Inv. Ppal: J. Ballester, 1998-2001

“Alternative Fuels for Gas Turbines” (AFTUR), Financiación: Unión Europea, Inv. Ppal: J. Ballester, 2003-06

“Transporte y deposición de aerosoles dispersos en flujos laminares y turbulentos”, Financiación: MCyT, BFM2001-1314-C03-03, Inv. Ppal: J. Ballester, 2001-04

“Análisis de los procesos de secado y combustión de gallinaza”, Financiación: APISA, Inv. Ppal: J. Ballester, 2003

“Estudio de la co-combustión de lodos secos de depuradora”, Financiación: Valles y Bages, Inv. Ppal: J. Ballester, 2004

“Desarrollo de herramientas de diseño y análisis para aplicaciones de combustión y co-combustión de biocombustibles pulverizados”, Financiación: MEC - Plan Nacional de Energía, ENE-2004-08060-C02-02, Inv. Ppal: J. Ballester, 2004-07

“Estudio para la optimización de las condiciones de operación en plantas de combustión y co-combustión de biomasa y carbón”, Financiación: DGA – Depto. Investigación, Innovación y Desarrollo, PM025, Inv. Ppal: J. Ballester, 2004-06

“Estudio de la combustión de coque para uso en hornos de cementeras”, Financiación: V&B Asociados, Inv. Ppal: S. Jiménez y J. Ballester, 2005

“Intelligent control and optimisation of power station boilers firing pulverised coal and coal/biomass blends - SMARTBURN”, Financiación: UE, RFC-PR-06026, Inv. Ppal: J. Ballester, 2008-11

“Estudio y optimización de la combustión de aceites de pirólisis”, Financiación: Alucha / Stora-Enso, Inv. Ppal: J. Ballester, 2006

“Estudio de caracterización de la combustión de combustibles alternativos”, Financiación: Endesa Generación S.A., Inv. Ppal: S. Jiménez y J. Ballester, 2006-07

“Estudio de caracterización de la combustión de tres tipos de biomasas pulverizadas y análisis de aplicaciones de co-combustión”, Financiación: Endesa Generación S.A., Inv. Ppal: S. Jiménez y J. Ballester, 2006-07