Jefe de área: Carme Llenas, ingeniera técnica industrial. Esp. en química industrial,

Descripción

Se denomina combustible al portador de energía que se utiliza para la conversión energética. Los combustibles pueden ser sólidos, líquidos o gaseosos, y se pueden originar a partir de la biomasa, los residuos y/o de materiales fósiles.
Ante el problema producido por el aumento en la generación de residuos, industriales y urbanos, y la actual política de residuos de la UE que parte de la base que hay que minimizar la generación de residuos y los generados se tienen que reutilizar, reciclar o valorar, nos encontramos que, muchos de estos residuos se pueden utilizar como combustibles alternativos al uso de combustibles fósiles.

Dentro de estos materiales podemos distinguir dos grandes grupos:

1. Combustibles Sólidos Recuperados (CSR) y Combustibles Derivados de Residuos (CDR).

Un CSR es un combustible sólido preparado a partir de residuos no peligrosos para ser valorizado energéticamente en plantas de incineración o coincineración (entre ellas las plantas cementeras y las generadoras de energía), que cumple la clasificación y especificaciones establecida en la norma UNE-EN 15359. Estos residuos pueden ser residuos sólidos urbanos (RSU), residuos industriales, residuos comerciales, de construcción y demolición, barros de depuradora, etc. Debido a la gran heterogeneidad de estos residuos, es de gran importancia su clasificación y caracterización técnica según la norma mencionada.

El sistema de clasificación se basa en los valores límite de tres de las propiedades más importantes de los CSR: una característica económica (poder calorífico limpio, PCI), una característica técnica (contenido en cloro) y una característica medioambiental (contenido en mercurio). Aun así, no es suficiente con la clasificación sino que se tienen que caracterizar como mínimo los siguientes parámetros: forma y medida de partícula, contenido de humedad, cenizas y metales pesados: Sb, As, Cd, Cr, Co, Cu, Pb, Mn, Hg, Ni, Tl, V. Los residuos con un PCI más alto y un contenido en metales menor son los más adecuados para usarlos como combustibles alternativos.

Según demanda, se pueden determinar otras propiedades como la composición, fracción de biomasa, densidad a granel, contenido en materias volátiles, C, H, N, S, Br, F, Al, Fe, K, Na, Si, P, Ti, Mg, Ca, Mo, Zn, Ba, Be, Se.

Los CDR son combustibles que pueden ser preparados a partir de residuos peligrosos o no peligrosos, pueden presentar un estado líquido o sólido, y en cualquier caso, aquellos CDR sólidos producidos a partir de residuos no peligrosos, no están sometidos a la norma europea UNE-EN 15359. Se trata de residuos preparados mediante un procesamiento mecánico para ser utilizados en plantas de incineración y que habitualmente sólo cumplen las especificaciones establecidas entre el proveedor del combustible y el usuario.  Están compuestos principalmente por plásticos, textiles, papel/cartón y madera entre otras. Los principales tipos de residuos CDR provienen de:

  • Fracción rechazo de los residuos municipales (RSU).
  • Residuos industriales no peligrosos.
  • Residuos voluminosos.
  • Rechazo de las plantas para el reciclaje de residuos recogidos selectivamente (p.ej. plantas de selección de envases).

El código CER (Código de la lista Europea de Residuos) de los CDR es el 191210.

En resumen, el CSR es aquel combustible derivado de residuo que se adecúa a las normas europeas en materia de CDR.

 

2. Biocombustibles sólidos.

Los biocombustibles sólidos son los originados por:

  • Productos agrícolas y forestales.
  • Residuos vegetales agrícolas y forestales.
  • Residuos forestales de la industria de procesado de alimentos.
  • Residuos de madera, excepto los que contengan compuestos orgánicos halogenados o metales pesados como resultado del tratamiento con conservantes de la madera o tratamientos de recubrimiento entre los que se encuentran los residuos de madera que provienen de la construcción y demolición.
  • Residuos vegetales fibrosos que proceden de la producción de pasta virgen y de la producción de papel a partir de pasta, con tal que sean coincinerados en el lugar de producción y la generación de calor se recupere.
  • Residuos de corcho.

Todo este material de origen biológico se denomina biomasa.

Como resultado de la conversión de la biomasa/biocombustible se obtiene la bioenergía.

Los biocombustibles sólidos se tienen que caracterizar en función de su origen y fuente (por ejemplo, combustibles de madera, forestales), las diferentes formas de biocombustibles producidas en el proceso de preparación (es decir, si son astillas de madera, virutas, briquetas, pellets, serrines, fardos, granos, semillas, balas de paja, etc.), la determinación de sus propiedades más importantes, el muestreo del material y su clasificación.

El biocombustible se caracteriza según la norma UNE-EN 14961-1. Biocombustibles sólidos. Especificaciones y clases de combustibles. En esta norma se definen las propiedades tanto normativas como informativas que tienen que cumplir los biocombustibles en función de su origen y forma comercializada. Los principales ensayos definidos en la norma y que realizamos en el laboratorio son:

  •  Dimensiones y Granulometría. Se mide el diámetro y longitud, y se determina la distribución de la medida de partículas para incluirlo en la categoría que corresponda según las normas correspondientes UNE-EN 15149-1 y 15149-2. En el caso específico de pellets se determina la longitud y el diámetro según la norma UNE-EN 16127.
  • Humedad. Es el contenido de agua del biocombustible. UNE-EN 14774-1 y UNE-EN 14774-2.
  • Cenizas. Es el residuo inorgánico que se produce cuando se quema el biocombustible. UNE-EN 14775:2009.
  • Poder Calorífico. Es la cantidad de energía desprendida por unidad de masa cuando se quema un biocombustible.  La determinación se hace mediante bomba calorimétrica siguiendo la norma UNE-EN 14918.  Con la bomba calorimétrica se obtiene el poder calorífico sucio, qv,gr o Poder Calorífico Superior (PCS), que es la cantidad de energía liberada por unidad de masa de un combustible cuando se quema  presencia de oxígeno a volumen constante, estando el agua producida en la combustión en estado líquido. El poder calorífico net Q, qp,net o Poder Calorífico Inferior (PCI) es la cantidad de energía liberada por unidad de masa de un combustible cuando se quema  en presencia de oxígeno a presión constante, estando el agua producida en la combustión en estado gaseoso. Para obtener el valor del Poder Calorífico Limpio es necesario determinar la cantidad de Carbono, Hidrógeno y Nitrógeno por análisis elemental, así como el oxígeno que se obtiene por cálculo a partir del análisis elemental y las cenizas. El valor que se pide es el del poder calorífico limpio puesto que el agua de la caldera sale siempre en estado gaseoso. El valor del poder calorífico va disminuyendo en función de la humedad del biocombustible, es por eso que se dan los resultados sobre muestra seca y con la humedad del material tal como se recibe.
  • Materia Volátil. Pérdida de masa cuando se calcina un material hasta 900°C, se determina según la norma UNE-EN 15148.
  • Densidad a granel. Es la relación entre peso y volumen del material y se determina según norma UNE-EN 15103.
  • Cloro total. Es el contenido de cloro en el combustible sobre muestra seca. UNE-EN 15289.

Otros ensayos que se pueden realizar y que están incluidos en los anexos de la norma UNE-EN 14961-1 son la determinación de azufre y flúor totales y la determinación de metales, entre ellos Al, Ca, Fe, K, Mg, Mn, Na, P, Si, Ti, As, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, V i Zn.

En base a la granulometría, la densidad a granel y el contenido de humedad, la biomasa se puede clasificar también según la norma austríaca ÖNORM M7133.

El laboratorio también ofrece el servicio de muestreo siguiendo la norma UNE-EN 14778. En este caso se emitirá un informe/certificado de muestreo adjunto al acta de resultados de los parámetros determinados en el laboratorio.

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Aspecto típico del CDR

Biomasa en forma de pellet

Aspecto típico de biomasa forestal