Unas tecnologías revolucionarias garantizan el futuro de los biocombustibles de segunda generación
Los biocombustibles se utilizan desde hace mucho tiempo como sustitutos de los combustibles fósiles. Los biocombustibles de primera generación se producen a partir de biomasa comestible, principalmente aceites de origen vegetal y cultivos ricos en almidón como el maíz, el trigo, la caña de azúcar y la remolacha azucarera. Los biocombustibles de segunda generación elaborados a partir de material lignocelulósico, biomasa no comestible y residuos agrícolas prometían aliviar las preocupaciones sobre la seguridad alimentaria surgidas por el uso excesivo de la tierra cultivable. A pesar de su potencial, siguen sin ser comercialmente competitivos, puesto que son necesarios varios pasos de conversión con gran consumo de energía antes de que puedan ser utilizados El proyecto BioMates, financiado con fondos europeos, desarrolló con éxito nuevas tecnologías de conversión para acelerar la absorción por el mercado de la biomasa en el sector del transporte.
Las tecnologías respaldan la conversión de la biomasa
BioMates combinó tecnologías innovadoras de conversión de biomasa para producir productos intermedios de biopetróleo rentables y compatibles con las refinerías de petróleo existentes. Los investigadores trabajaron para producir biomasa lignocelulósica sostenible a partir de paja —una materia prima residual— y «Miscanthus». Para convertir la materia prima en un líquido, las partículas sólidas de biomasa fueron pirolizadas en un reactor, en una atmósfera inerte a 500 grados Celsius, conforme eran presionadas contra la pared caliente. Este proceso se denominó pirólisis rápida ablativa. Los gases volátiles del reactor se enfrían y condensan rápidamente para formar biopetróleo líquido. En el fondo del reactor se recoge el residuo rico en carbono llamado biocarbón, que puede utilizarse como sustituto para el carbón fósil. El gas de pirólisis no condensable se utiliza para calentar el reactor de pirólisis, reduciendo así el consumo energético del proceso.
Simplificación del proceso de tratamiento con hidrógeno
Bezergianni comenta: «El biopetróleo de pirólisis contiene determinados compuestos que no son adecuados para los combustibles de transporte finales. El tratamiento con hidrógeno puede utilizarse para saturar enlaces olefínicos no deseados y eliminar el oxígeno, lo que incrementa el valor calorífico, reduce la acidez y aumenta la estabilidad de la oxidación. Sin embargo, el tratamiento intenso con hidrógeno consta de una serie de pasos que encarecen el esquema general y aumenta el coste final del combustible». Con el fin de estabilizar el biopetróleo, los investigadores se centraron en el tratamiento suave con hidrógeno. Además, se diseñó una nueva infraestructura de procesamiento electroquímico de hidrógeno para reciclar de forma eficaz el hidrógeno utilizado en este proceso. Pero estos no son los únicos beneficios. La infraestructura ayuda a limpiar y convertir el hidrógeno de los gases de escape en hidrógeno limpio que puede recircularse a continuación en el proceso. Además, dado que se comprime electroquímicamente, es más rentable que la compresión mecánica de hidrógeno convencional.
Optimización del proceso de refinado de combustible
El objetivo más general de BioMates era producir un producto intermedio fiable basado en biomasa, que pueda ser coprocesado en una refinería junto con materias primas basadas en combustibles fósiles, pero los investigadores también estudiaron los puntos de entrada óptimos en la refinería para tales materias primas alternativas. Bezergianni explica: «Óptimo significa no interrumpir los procesos convencionales de la refinería y no limitar el rendimiento objetivo». Bezergianni añade: «No hay un solo proceso en una refinería que produzca un tipo específico de combustible, sino que hay muchos tipos de unidades de conversión que procesan diferentes tipos de fracciones fósiles». No es posible afirmar con seguridad que los biointermedios resultantes sean adecuados para la producción de ningún tipo específico de combustible. Sin embargo, en función del tipo de refinería y de la proporción de mezcla, es posible identificar el porcentaje de cada tipo de combustible que tendría un origen biológico. Bezergianni comenta: «Al aplicar las tecnologías de conversión de BioMates, podrían convertirse 75 millones de toneladas de biomasa en productos intermedios de biopetróleo, lo que ahorraría el uso de unos 15 millones de m3 de petróleo crudo anuales. Serían necesarias cerca de 100 plantas instaladas en regiones centrales o descentralizadas para procesar 1 millón de toneladas anuales de biomasa, con potencial para la creación de 6 000 nuevos empleos».
Palabras clave
BioMates, biomasa, refinería, pirólisis, tratamiento con hidrógeno, biocombustibles de segunda generación, intermedios de biopetróleo, combustible de transporte, paja, miscanthus
