El artículo de Bioenergy Insight de nuestra empresa hermana 4CleanTech
¿Podría el biochar ser la solución para plantas de AD con bajos rendimientos de gas? 4CleanTech, una empresa conjunta entre Biogas Clapton y CleanTech Leasing, comparte sus conclusiones.
Después de invertir en una planta de AD, la mayoría de los operadores se enfrentan al hecho de que el rendimiento de gas no es ni de lejos tan alto como se había calculado previamente. 4CleanTech, con sede en Kent (Reino Unido), ve el biochar como una forma de aumentar significativamente el rendimiento de gas a partir de una materia prima determinada.
Preguntado por las razones de los resultados a menudo decepcionantes, Guenther J. Schulz, uno de los directores de 4CleanTech, señala como un problema importante el diseño del/de los digestor(es) de la planta: «En muchas plantas de AD, especialmente en las más grandes, los tiempos de retención de materias primas como la hierba o el maíz son demasiado cortos, lo que se debe a que los digestores son demasiado pequeños», afirmó. «El resultado es que los sustratos no se descomponen correctamente y se desperdicia energía».
Para respaldar esta opinión, 4CleanTech hace referencia al calculador KTBL, una herramienta de evaluación de datos ampliamente reconocida y utilizada por los principales institutos de investigación de biogás en Alemania. Según este calculador, por ejemplo, una planta de AD de ensilado de maíz con una producción de biogás de 1.400 metros cúbicos (m3) por hora (2.800 kWh de cogeneración) requiere una capacidad neta de digestor de 18.000 m3.
«Tras realizar una encuesta representativa, descubrimos que, en la realidad, estas plantas de AD más grandes suelen tener solo una capacidad de digestor de entre 9.000 m3 y 13.000 m3».
Los problemas creados por estas capacidades reducidas de digestor suelen ser dobles, ya que no solo hay un bajo rendimiento de gas, sino también un contenido de materia seca demasiado alto. En muchas conversaciones con operadores de plantas de biogás, quedó claro que los operadores estaban haciendo todo bien, pero en última instancia tenían que aceptar menores rendimientos de gas de la materia prima, porque el sustrato sale de los digestores antes de que haya tenido tiempo de alcanzar todo su potencial.
Al mismo tiempo, el mayor contenido de materia seca provoca un desgaste más temprano de bombas y mezcladores y, en ocasiones, hay que comprar y operar separadores costosos para poder manejar el sustrato más espeso.
Aumentar la capacidad de digestor de plantas de AD existentes, por lo general, no es una opción para la mayoría; por ello, mientras investigaba estos problemas de rendimiento, 4CleanTech identificó el biochar como un aditivo que puede aumentar significativamente el rendimiento de gas y reducir el contenido de materia seca a partir de una materia prima determinada.
¿Qué es el biochar y cómo funciona?
El biochar se fabrica a partir de materias primas renovables como la madera o residuos vegetales (p. ej., recortes, hojas o residuos verdes) y reduce significativamente la huella de carbono. Para producir biochar, la biomasa se quema dentro de una moderna planta de pirólisis con muy poco oxígeno.
Este método de pirólisis permite filtrar por completo todos los gases y vapores, lo que lo hace 100% libre de contaminantes. A este proceso de producción se le suele denominar la carbonización de la biomasa. El biochar es una estructura porosa, y esto aumenta significativamente la superficie en el digestor para que los microorganismos se asienten. El biochar tiene una superficie de hasta 300 m2 por gramo, lo que le permite actuar como una esponja que puede absorber hasta cinco veces su propio peso.
Fase de pruebas
Durante un período de dos años y medio, 4CleanTech realizó ensayos con biochar en una planta de 500kWh en Somerset (Reino Unido), que utiliza como materia prima un 90% de maíz y un 10% de hierba. El primer año se dedicó a optimizar el programa de alimentación del biochar para permitir que la biología del fermentador se adaptara con éxito y, al mismo tiempo, garantizar la relación coste-beneficio. Durante 12 meses, el resultado fue un aumento del 10,5% en el rendimiento de biogás y la materia seca orgánica (oDM) se redujo un 9%. Además, el amonio también disminuyó un 5%. El proceso biológico de la planta se estabilizó en un nuevo punto de operación de 6-6,2% de oDM.
Resumen
El biochar no puede compensar por completo la falta de capacidad en el digestor de una planta, pero sin duda puede ofrecer a los microorganismos en el digestor un aumento considerable de superficie y, así, lograr un aumento significativo en la producción de gas. Al mismo tiempo, la materia seca se reduce y el digestato es más fluido. Además, el proceso biológico se estabiliza y se reduce el amonio, que puede bloquear el proceso biológico. Todos estos factores conducen, a distintos niveles, a un aumento de la rentabilidad de la planta. En base a estos resultados, 4CleanTech ha desarrollado su propio producto de biochar: Advance Biochar, un producto de calidad prémium importado de Alemania.
