Presecado de biomasa para combustibles renovables: una solución fiable de STELA

La madera residual u otro material biogénico recién entregado presenta típicamente contenidos de humedad del 40 al más del 60 %. Sin embargo, las plantas de pirólisis, gasificación y HTL requieren una humedad de entrada uniformemente definida para trabajar de forma estable y con el máximo rendimiento: un material demasiado húmedo reduce el poder calorífico, desestabiliza el control del proceso y disminuye el rendimiento de combustible por tonelada de biomasa utilizada. Por tanto, el secado no es una etapa previa opcional, sino una necesidad técnica del proceso para casi cualquier método de conversión.

Los requisitos difieren considerablemente según el proceso. Para la pirólisis rápida, una humedad residual inferior al 10 % se considera un valor de referencia para obtener rendimientos estables de aceite de pirólisis. Para la gasificación y la licuefacción hidrotérmica (HTL), los valores objetivo varían más según el fabricante de la planta y el control del proceso; en el caso de la HTL, por ejemplo, puede bastar con un presecado más moderado, ya que el proceso en sí trabaja con agua como medio de reacción. STELA diseña la planta de secado exactamente según el valor objetivo acordado con el fabricante de la planta.

Los tres procesos convierten la biomasa sólida en productos intermedios con mayor contenido energético, pero difieren fundamentalmente en las condiciones del proceso y en los productos obtenidos. La pirólisis calienta la biomasa en ausencia de oxígeno (en la pirólisis rápida a unos 450-600 °C) y genera principalmente aceite de pirólisis, así como biocarbón y gas como subproductos. La gasificación funciona a temperaturas más elevadas con una cantidad limitada de oxígeno o vapor y genera gas de síntesis (CO y H₂) como base para combustibles Fischer-Tropsch, metanol o gas natural sintético. La licuefacción hidrotérmica (HTL), por el contrario, utiliza agua como medio de reacción a alta presión y temperaturas moderadas, convirtiendo la biomasa directamente en bioaceite. Para el secado, esta diferencia es decisiva: la pirólisis y la gasificación requieren una humedad de entrada seca y estrictamente definida (inferior al 10 % en la pirólisis rápida), mientras que para la HTL, que ya trabaja con agua, suele bastar un presecado más moderado. STELA diseña la planta de secado en cualquier caso según el valor objetivo acordado con el fabricante de la planta.

La biomasa seca tiene un mayor poder calorífico y proporciona un mayor y más estable rendimiento de bioaceite, gas de síntesis u otros productos intermedios. El menor peso debido a la eliminación del agua también reduce los costes de transporte. Si la planta de secado se opera con el exceso de calor residual del propio proceso de conversión —como en el caso práctico de Arbios Biotech—, los costes operativos del secado se reducen además considerablemente, ya que no se requiere energía primaria adicional.

Sí. Una ventaja central en el ámbito de los combustibles renovables es que las plantas de conversión suelen generar su propio calor residual, que puede utilizarse directamente para el secado previo, como en el proyecto Arbios Biotech, donde el secador de banda utiliza una gran parte del exceso de calor residual del proceso HTL. Los secadores de banda STELA son, además, compatibles con aceite térmico, vapor saturado o agua caliente procedente de la cogeneración y no necesitan calor residual para funcionar; lo utilizan, cuando está disponible, para reducir costes.

Los secadores de banda STELA procesan todo el espectro de materias primas biogénicas: restos de madera forestal, residuos de aserradero como corteza y astillas, material de mantenimiento del paisaje, así como residuos agrícolas como paja y restos de cosecha. Dado que estos materiales pueden variar mucho en humedad, tamaño de partícula y composición según su origen y temporada, un control automático de la humedad final es un componente estándar en STELA. En el centro técnico propio se pueden realizar pruebas de secado previas para diseñar la planta exactamente según el material correspondiente.

Eso depende de cada proyecto. En el proyecto Arbios Biotech, el secador de banda STELA procesó residuos de aserradero con un tamaño de partícula inferior a 25 mm con un rendimiento de hasta 80 m³/h. Otros tamaños de partícula y mezclas de materiales son posibles, pero requieren ajustes específicos del proyecto en la configuración de la banda y la técnica de alimentación; STELA asesora al respecto durante la planificación del proyecto.

Los secadores de tambor funcionan con temperaturas de proceso muy superiores a 120 °C. Esto puede conllevar varias desventajas para las materias primas biogénicas: mayor liberación de compuestos orgánicos volátiles (COV), mayor riesgo de incendio y explosión y, dependiendo del proceso de conversión, reacciones térmicas previas no deseadas en el material de partida. Los secadores de banda STELA trabajan en un rango de temperatura de 60 a 120 °C, secan el material de forma suave —el producto sale del secador típicamente a menos de 40 °C— y pueden operarse directamente con el calor residual existente del proceso de conversión, algo que los secadores de tambor a menudo no pueden hacer en la práctica. El lecho de secado permeable al aire actúa además como un filtro autolimpiante, por lo que, por lo general, no se requiere una instalación de filtrado de aire de salida separada.

El reglamento ReFuelEU Aviation prescribe a las aerolíneas en la UE una cuota de mezcla gradualmente creciente para el combustible de aviación sostenible (SAF): 2 % a partir de 2025, 6 % a partir de 2030, 20 % a partir de 2035 y 70 % a partir de 2050. Una parte creciente de esta demanda debe cubrirse mediante procesos basados en biomasa como la pirólisis, la gasificación o la HTL, así como mediante combustibles sintéticos, ya que el uso de aceites de cocina usados (UCO) está limitado por el tope de la RED-III. Esto aumenta a medio plazo también la demanda de una base de materia prima biogénica pretratada de forma eficiente, y de la técnica de secado necesaria para ello.

El biocarbón (biochar) es el subproducto sólido y rico en carbono que se genera durante la pirólisis de la biomasa. Está ganando importancia económica porque abre varias vías de ingresos: como mejorador del suelo en la agricultura, como sumidero de CO₂ a largo plazo en el marco de certificados de eliminación de carbono, así como agente reductor o portador de carbono en procesos industriales. Un requisito previo para una calidad estable del biocarbón es, al igual que para obtener altos rendimientos de aceite de pirólisis, una humedad de entrada definida y baja de la biomasa. Precisamente aquí es donde interviene el presecado con un secador de banda STELA: lleva el material de partida de manera uniforme al rango de humedad requerido por el proceso de pirólisis. Si STELA puede realizar también el postsecado o acondicionamiento del biocarbón terminado, y en qué medida, es algo que debe aclararse según el proyecto.

Los polvos de biomasa pueden formar mezclas explosivas de polvo y aire durante el proceso de secado. STELA tiene esto en cuenta mediante medidas de diseño adaptadas, sistemas de extracción de polvo y sistemas de monitorización y, cuando es necesario, mediante un concepto completo de protección contra explosiones basado en la evaluación de riesgos CE. Las medidas concretas necesarias dependen del producto a secar, las características del polvo y las normativas locales, y se evalúan junto con el cliente ya en la fase inicial de ventas.

No es posible dar una respuesta general sin datos concretos del proyecto; los factores decisivos son el rendimiento, la humedad de entrada, el calor residual disponible del proceso de conversión y el valor de mercado del combustible o producto intermedio generado. Si la planta de secado puede funcionar con calor residual del proceso, como en el proyecto Arbios Biotech, la demanda de energía adicional disminuye considerablemente, lo que tiene un efecto positivo en el tiempo de amortización. STELA elabora un cálculo de rentabilidad individual como parte de la consultoría del proyecto.

El BT (anchuras de banda de 6.200 y 8.400 mm) es el secador de alto rendimiento para plantas con gran caudal de biomasa, por ejemplo, en emplazamientos de biorrefinerías integradas; un BT 1/6200-12 está en uso, por ejemplo, en Arbios Biotech. El BTL (anchuras de banda de 2.000 y 3.000 mm) es adecuado para plantas piloto y proyectos con un caudal menor o variable. Ambos tipos funcionan según el mismo principio de ingeniería de procesos y son configurables individualmente; si es necesario, se puede integrar adicionalmente la recuperación de calor RecuDry®.

Sí. Las plantas de secado STELA se suministran como unidades llave en mano y pueden integrarse tanto en diseños de plantas existentes como en proyectos greenfield de nueva planificación. Especialmente en procesos de conversión novedosos como la HTL, cuyos parámetros de proceso a menudo se desarrollan específicamente para cada proyecto, STELA trabaja en estrecha colaboración con el constructor de la planta para diseñar la planta de secado de manera precisa para el proceso posterior, desde el cálculo de diseño inicial hasta la puesta en marcha.

Los secadores de banda STELA están diseñados para un funcionamiento continuo 24/7 y suelen funcionar de 2.000 a 2.500 horas de servicio sin interrupción. La banda de secado en sí tiene, con más de 25 años de experiencia práctica, una vida útil de hasta 40.000 horas de servicio y puede ser reemplazada por el propio personal del operador si es necesario, normalmente en 4 a 6 horas con un equipo de dos personas. Es posible cambiar de producto sin vaciar el secador, lo que minimiza los tiempos de inactividad, especialmente con materias primas cambiantes. Los costes anuales de mantenimiento se sitúan, según la experiencia, en torno al 1 % del precio de compra original. Para aplicaciones en el sector de combustibles renovables, generalmente en funcionamiento por turnos continuo, este bajo esfuerzo de mantenimiento es un factor importante para la rentabilidad general de la planta de conversión.