Las instalaciones industriales generalmente están ubicadas lejos de extensas regiones forestales. Debido a que la madera requiere esfuerzos para transportar, ve un uso limitado como materia prima en la industria. En el proyecto SteamBio, financiado con fondos europeos, investigadores del Instituto Fraunhofer de Ingeniería Interfacial y Biotecnología IGB se han asociado con varios socios para cambiar todo eso, desarrollar una técnica especial de secado al vapor que podría reducir significativamente los costos de transporte. Otra ventaja es que la técnica produce una valiosa materia prima para la industria química. La técnica ya se está utilizando en una instalación piloto en España. Del 11 al 15 de junio, Los visitantes de la feria comercial ACHEMA en Fráncfort del Meno podrán ver un modelo de la instalación por sí mismos (pabellón 9.2, Stand D66).

El uso de madera a escala industrial ofrece una gran oportunidad para reemplazar el petróleo crudo y el gas natural. El desafío es encontrar formas innovadoras de tratar la biomasa para permitir productos y procesos de producción sostenibles.

Normalmente, residuos forestales, la madera débil y otra madera inferior se muele en astillas de madera, que son una materia prima importante para la industria de procesamiento de la madera. También se utilizan como combustible en centrales térmicas y sistemas de calefacción de astillas de madera. Sin embargo, el alto contenido de humedad de las astillas de madera fresca presenta dos problemas:es mucho peso para transportar, y es difícil almacenar la carga húmeda. Si no está protegido de la lluvia, el material se pudre rápidamente.

Hacer que las astillas de madera sean adecuadas para el transporte

Como parte del proyecto SteamBio, financiado con fondos europeos, investigadores del Instituto Fraunhofer de Ingeniería Interfacial y Biotecnología IGB, junto con otros diez socios del proyecto de cuatro países europeos, desarrolló una nueva técnica para adaptar las astillas de madera para su transporte y almacenamiento. "En lugar de transportar la biomasa como astillas de madera, "explica Siegfried Egner, jefe de departamento de Fraunhofer IGB y coordinador del proyecto SteamBio, "la torrefactamos:calentamos la biomasa en una atmósfera de vapor sin oxígeno. La biomasa tiene tres componentes principales:celulosa, lignina y hemicelulosa, y este proceso elimina la hemicelulosa por completo ". Esto reduce significativamente el peso del material, mejora su poder calorífico específico y nos permite moler fácilmente el material en un polvo altamente reactivo.

La biomasa torrefactada es repelente al agua y tiene propiedades de combustión significativamente mejoradas, ya que está compuesto puramente de hidrógeno y carbono. Se puede transportar en contenedores a granel abiertos, ya que la lluvia cae de la superficie sin penetrar en el interior. Qué es más, la biomasa torrefactada es significativamente más ligera que el material sin tratar, lo que reduce significativamente los costos de transporte.

Reemplazo del carbón por biomasa

Las astillas de madera torrefactadas se pueden triturar fácilmente entre dos dedos. Pueden comprimirse en gránulos o triturarse en polvo. Dado que tiene una mayor superficie, el polvo de biomasa posee una mayor reactividad en los usos del material que los trozos más grandes. En aplicaciones energéticas, también se puede mezclar con polvo de carbón e introducirse en el sistema de combustión de las centrales eléctricas de carbón. Incluso es posible reemplazar el carbón por completo con biomasa manteniendo el mismo sistema de combustión.

Producir químicos de manera sustentable

Las sustancias volátiles producidas en el proceso de torrefacción son valiosas. Pueden procesarse para obtener productos químicos que sirven como materia prima para una amplia gama de productos industriales. Hasta ahora, estos productos químicos de plataforma se han obtenido a partir de petróleo crudo o gas natural; ahora, la torrefacción ofrece una forma sostenible de producirlos. "En el caso de muchos materiales de biomasa, los productos químicos de la plataforma generan tantos beneficios que financian todo el proceso de torrefacción, "dice el Dr. Antoine Dalibard, gerente de grupo en Fraunhofer IGB.

Secado al vapor a más de 200 grados

Pero, ¿qué sucede exactamente durante el proceso de tratamiento térmico? "La torrefacción en sí misma no es una técnica nueva, "explica Bruno Scherer, ingeniero de proyectos en Fraunhofer IGB. "En el proyecto SteamBio, utilizamos la tecnología de secado al vapor que se desarrolló en el IGB y que adaptamos para que este proceso funcione a temperaturas entre 200 y 250 grados centígrados. "Lo especial de la técnica es que la humedad contenida en la biomasa y los productos vaporosos de torrefacción se retiene sistemáticamente en la cámara de proceso y ellos mismos se convierten en el medio de proceso. "En otras palabras, trabajamos con vapor sobrecalentado, "dice Scherer.

Las altas temperaturas secan la biomasa y hacen que los compuestos orgánicos con puntos de ebullición bajos se vuelvan volátiles. Mientras que la celulosa y la lignina permanecen en estado sólido, las sustancias volátiles pasan a la fase gaseosa. Los investigadores utilizan condensadores especiales para capturar estas sustancias gaseosas y enfriarlas selectivamente, recuperándolos así como líquidos.

Se ha construido una instalación piloto, instalado y operado en el socio del proyecto Heckmann Metall- und Maschinenbau GmbH, donde funciona las 24 horas del día, 7 días a la semana. La madera de haya se utiliza como biomasa. Posteriormente, la instalación se trasladó a España en enero de 2018 para continuar la operación. Aquí, socios del proyecto pino torrefy, madera de roble y haya, así como las podas de viñedo y los residuos de la producción de aceite de oliva. Investigadores de Fraunhofer IGB estarán en la feria comercial ACHEMA 2018 en Frankfurt am Main para exhibir una instalación piloto modelo, así como muestras secas y torrefactadas; encuéntrelos en el stand conjunto de Fraunhofer en el pabellón 9.2, Stand D66.