La oportunidad de cambiar a fuentes renovables de calefacción, electricidad y combustible, al mismo tiempo que brinda nuevas oportunidades para que varias industrias produzcan una gran cantidad de productos renovables. Este es el veredicto de los investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers, Suecia, quien ahora, después de 10 años de investigación energética en gasificación de biomasa, ver una serie de nuevos logros tecnológicos.

"¡El potencial es enorme! Utilizando solo las plantas de energía suecas ya existentes, podríamos producir combustibles renovables equivalentes al 10 por ciento del combustible de aviación del mundo, si dicha conversión se implementara por completo, "dice Henrik Thunman, Catedrático de Tecnología Energética en Chalmers.

Cómo implementar un cambio de los combustibles fósiles a las energías renovables es un tema delicado para muchas industrias. Para industrias pesadas, como refinerías de petróleo, o la industria del papel y la pulpa, es especialmente urgente empezar a moverse, porque los ciclos de inversión son muy largos. Al mismo tiempo, es importante hacer la inversión correcta porque puede verse obligado a reemplazar las calderas o las instalaciones con anticipación, lo que significa importantes costos financieros. Gracias a esfuerzos estratégicos a largo plazo, investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers en Suecia han allanado el camino para cambios radicales, que podría aplicarse a nuevas instalaciones, así como implementarse en miles de plantas existentes en todo el mundo.

La solución presentada implica una gasificación generalizada de biomasa. Esta tecnología en sí no es nueva. Explicado a grandes rasgos, lo que está pasando es que a altas temperaturas, la biomasa se convierte en gas. Este gas puede luego refinarse en productos finales que actualmente se fabrican a partir de petróleo y gas natural. Los investigadores de Chalmers han demostrado que un posible producto final es el biogás que puede reemplazar al gas natural en las redes de gas existentes.

Previamente, el desarrollo de la tecnología de gasificación se ha visto obstaculizado por importantes problemas con la liberación de alquitrán de la biomasa, que interfiere con el proceso de varias formas. Ahora, los investigadores de la división de Tecnología Energética de Chalmers han demostrado que pueden mejorar la calidad del biogás mediante procesos químicos, y el alquitrán también se puede gestionar de formas completamente nuevas. (Vea la animación y la imagen a continuación). en combinación con un desarrollo paralelo de materiales de intercambio de calor, ofrece posibilidades completamente nuevas para convertir calderas de calefacción urbana en gasificadores de biomasa.

"Lo que hace que esta tecnología sea tan atractiva para varias industrias es que será posible modificar las calderas existentes, que luego pueden complementar la producción de calor y energía con la producción de combustibles y productos químicos libres de fósiles. ", dice Martin Seemann, Profesor Asociado de Tecnología Energética en Chalmers.

"Reconstruimos nuestra propia caldera de investigación de esta manera en 2007, y ahora tenemos más de 200 años-hombre de investigación que nos respaldan, ", dice el profesor Henrik Thunman." Combinado con las lecciones aprendidas a escala industrial en el proyecto de demostración GoBiGas (gasificación de biomasa de Gotemburgo), lanzado en 2014, ahora es posible para nosotros decir que la tecnología está lista para el mundo ".

Las plantas que podrían convertirse a gasificación son las centrales eléctricas y de calefacción urbana, fábricas de papel y celulosa, aserraderos, refinerías de petróleo y plantas petroquímicas.

"Las soluciones técnicas desarrolladas por los investigadores de Chalmers son, por tanto, relevantes en varios campos industriales", dice Klara Helstad, Jefe de la Unidad de Industria Sostenible de la Agencia Sueca de Energía. "La competencia y la infraestructura de investigación de Chalmers han jugado un papel crucial para la demostración de biocombustibles avanzados dentro del proyecto GoBiGas".

La Agencia Sueca de Energía ha financiado la investigación y la infraestructura de energía en Chalmers durante muchos años.

Cuánto de este potencial tecnológico se puede realizar depende de las condiciones económicas de los próximos años, y cómo eso afectará la voluntad de conversión de los sectores industrial y energético. La disponibilidad de biomasa también es un factor crucial. La biomasa es un recurso renovable, pero solo siempre que no agotemos las condiciones para su producción biológica. Por tanto, existe un límite para la producción total de biomasa.

Potencial de combustibles libres de fósiles a través de la gasificación, por modificación de plantas existentes

• Las instalaciones susceptibles de ser modificadas cuentan con un tipo de caldera de combustión denominada lecho fluidizado. Es la tecnología más común en las plantas de calefacción de distrito y de energía suecas, y también es común en muchas fábricas de papel y celulosa y aserraderos. En total, más de 100 plantas en Suecia tienen calderas de lecho fluidizado.
• Si todas estas plantas se modificaran a gasificadores de biomasa, podrían producir 346 TWh de biogás (metano) por año, dada la suficiente disponibilidad de biomasa. Esto corresponde a aproximadamente el uno por ciento del consumo total mundial de gas natural en 2013.
• Alternativamente, las plantas podrían producir 278 TWh de combustible de aviación al año, equivalent to approximately 10 percent of the world's total aviation fuel consumption in 2014.
• The biomass consumption in the above scenarios exceeds the production estimates of the Swedish agriculture and forestry industry, so a major conversion to biomass gasification would probably require a mixture of domestic and imported biomass.
• Globalmente there are thousands of plants that have fluidised bed combustion, and could therefore be modified to biomass gasification.

Productos químicos materials and electrical fuels as end-products

• The technology is very flexible when it comes to end-products. Gasification of biomass produces syngas—a mixture of hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide—which can then be converted to a variety of hydrocarbons. In addition to biogas and aviation fuel, usted puede, por ejemplo, produce methanol, gasoline and diesel.
• In addition to power and district heating plants and paper-, pulp- and sawmills, the conversion could also include oil refineries and petrochemical plants. The gasification process could provide renewable hydrocarbons that can replace oil in the production of fuels, chemicals and materials. Pero también, it offers the possibility of supplementing their operations with their own combustion of biomass.
• The technology can also be used to produce electro fuels. These are synthetic vehicle fuels that are produced with carbon dioxide captured from biomass combustion, luz y agua. In a future energy system, with a high proportion of electricity from solar cells and wind power, it could be a method of utilising electricity during surplus periods. An installation can be designed to switch between the production of electric fuel and other fuel, depending on the current electricity price.
• With sufficient access to biomass, the expanded production could coexist with existing production in the facilities, and provide an increased degree of utilisation for today's infrastructure.

The availability of sustainably produced biomass

There are differences in opinion over how much biomass can be produced in a sustainable way.

"My assessment is that biomass can make a significant contribution to the energy supply. But it is not enough to provide for all the applications that currently require fossil fuels, " says Göran Berndes, Professor of Biomass and Land use at Chalmers. "In this perspective, the conversion to gasification is very interesting, as it enables biomass to be used very efficiently to meet several different needs in society."

Göran Berndes continues, "regardless of how biomass is used in the end, it is important to ensure that it comes from sustainable forestry and agriculture. Leyes regulations and market-based sustainability certification schemes provide better conditions for sustainable production, but countries and individual actors differ in terms of sustainability priorities. It is therefore likely that the changeover to renewability will still be characterised by a debate regarding the sustainability of different solutions."