Archivo de octubre, 2017

Las Biorrefinerías como elemento estratégico de la bioeconomía en España

Se presenta el ‘Manual sobre las Biorrefinerías en España” que han elaborado conjuntamentelas Plataformas Tecnológicas Españolas de la Biomasa – BIOPLAT – y de Química Sostenible – Suschem-España.

Autor: Alberto González  -Unidad de Biocarburantes- Dpto. de Energía- CIEMAT

Las Plataformas Tecnológicas Españolas de la Biomasa – BIOPLAT – y de Química Sostenible – Suschem-España han presentado el ‘Manual sobre las Biorrefinerías en España” que han elaborado conjuntamente. En él se subraya la importancia de la biomasa como elemento coadyuvante necesario para alcanzar los objetivos energéticos y medioambientales presentes y futuros, destacando el papel vertebral de las biorrefinerías como elemento estratégico de la bioeconomía en España así como en la economía circular.

Una vez conocida la diversidad y enorme cantidad de recursos biomásicos de todo tipo (agrícolas, forestales, ganaderas, industriales y residuos orgánicos municipales) con los que cuenta España, se definen los procesos de transformación o valorización que pueden llevarse a cabo sobre los mismos en las biorrefinerias y se exponen los tipos de biorrefinerias que serían susceptibles de ser desarrollados en España. La posibilidad de apostar por la valorización de estos recursos autóctonos, creación de nuevos modelos productivos de alto valor añadido la dinamización del medio rural, así como las iniciativas privadas junto con las estrategias de economía circular seguidas en las políticas marcadas por la Comisión Europea enmarcan un contexto favorable para el impulso de las biorrefinierias como elemento clave para fomentar la estrategia de bioeconomía.

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Incendios

Autora: Raquel Portela, ICP-CSIC

La ciencia ha empezado a romper mitos y a deshacer medias verdades sobre los incendios forestales.

Los incendios siempre han existido y existirán, no es posible impedirlos, pero no necesariamente tienen que ser un desastre ecológico: la naturaleza sabe sobreponerse a un régimen de incendios sostenible, es decir, con la frecuencia, intensidad y estacionalidad a los que se ha adaptado durante su evolución; es más, el fuego es admitido hoy día por la comunidad científica como un factor ecológico más. Sin embargo los incendios han empezado a ser en algunas regiones recurrentes, muy intensos y de propagación descontrolada: no sostenibles. Sus consecuencias son cada vez más catastróficas y han dejado de ser una emergencia estrictamente rural para pasar a tener un gran impacto en la sociedad. De esto en el noroeste peninsular sabemos. Como ejemplo, la ola de incendios en 2006 en Galicia, que arrasó cerca de 85.000 hectáreas y la vida de 4 personas; o la de este reciente puente del Pilar en Galicia y Portugal, de la que todavía estamos viendo las consecuencias, pero ha habido y habrá muchos más ejemplos.

Las causas del problema: la intervención humana.

Para que se produzca un incendio es necesaria la ignición y la propagación del fuego. El ser humano, desde siempre, está en el origen de la mayoría de los focos. Según el informe realizado por la Fiscalía Superior de Galicia en 2007, uno de los pocos estudios serios existentes en la región, casi todos los autores de fuegos actúan en solitario, el 84% de las veces en su misma localidad, y se pueden clasificar en pirómanos (causan sólo el 7% de los fuegos), imprudentes (en torno al 25%), e incendiarios (en torno al 70%). Los incendios intencionados tienen su origen principalmente en prácticas tradicionales inadecuadas, aunque también con frecuencia carecen de un sentido definido, o pretenden obtener beneficio o causar perjuicio, en este orden). No parece que haya tramas organizadas, aunque no se descartan los posibles intereses de algunos grupos o sectores económicos. Lo que es reseñable es que la incidencia ambiental es cada vez más preocupante debido a dos aspectos relacionados con la actividad humana que favorecen la propagación: en primer lugar, que a las características de nuestro clima, en el que la época del año más cálida y la más seca coinciden, ahora se suman los efectos constatados del cambio climático: disminución de las precipitaciones en primavera (Galicia está en prealerta de sequía desde enero de este año), entrada más temprana y frecuente de olas de calor, etc. a los que quizá se podría añadir fenómenos antes casi inéditos, como ha ocurrido en estos días con la llegada, aunque sea de refilón, de la inoportunaOphelia (aunque no se ha constantado que cambios recientes en la frecuencia o intensidad de huracanesse puedan vincular al cambio climático). En segundo lugar, debido al progresivo abandono del medio rural y la actividad agraria y a la escasa gestión forestal la superficie arbolada crece de manera imparable, de modo que el combustible se acumula y cada vez más cerca de núcleos habitados.

¿La solución?

Con el éxodo rural de los años 50 aparecen por primera vez en décadas paisajes continuos, y con ellos los primeros grandes incendios (1ª generación), que se atacan con los primeros retenes y cortafuegos. La paradoja del fuego consiste en que el éxito de los programas de extinción implica un aumento en el número de incendios por la acumulación de biomasa. Con la continua acumulación de combustible proliferan incendios que son ya continuos e intensos (2ª generación) y dan lugar a la profesionalización, especialización y diversificación de los medios de respuesta en los años 70 y 80. La 3ª generación aparece en los 90, incendios grandes con focos secundarios masivos y velocidades extremas. Con la aparición dela interfase urbano-rural se constituye la 4ª generación, y la 5ª la conforman las olas de grandes incendios simultáneos que se producen últimamente, megaincendios que colapsan los operativos de extinción y ponen en riesgo la vida de los operarios.

El debate sobre cómo gestionar el fuego está abierto. La prevención, predicción y extinción de incendios son tareas complejas y costosas, y parece que serán un reto cada vez mayor. Invertir en apagar llamas sin atender a la gestión forestal es ineficiente, y la estacionalidad de los dispositivos especiales es más que cuestionable cuando los días de riesgo, también llamados de factor 30 (temperaturas superiores a 30 grados, humedad relativa por debajo del 30% y viento a más de 30 km/h) son cada vez más frecuentes y en épocas más alejadas del verano. En cualquier caso, parece evidente que es necesario un enfoque que integre políticas de prevención basadas en la propia ecología del fuego y la gestión territorial y dispositivos de prevención y extinción estables, profesionalizados y coordinados a varios niveles.


Para consultar:

Investigación y divulgación científica:

- Decálogo de incendios forestales. Fundación Pau Costa (FPC).

- 10 ideas básicas sobre incendios forestales. Colegio Oficial de Ingenieros de Montes.

- FuegoLab. Bitácora sobre incendios forestales.

- RealClimate. Climate science by climate scientists.

- Incendios Forestales. Una visión desde la ecología. Pausas J.G. 2012. Catarata-CSIC.

- Socio-geographic analysis of the causes of the 2006’s wildfires in Galicia (Spain).  Balsa-Barreiro, J; Hermosilla, T. 2014. Forest Systems 22 (3): 497-509.

Global Wildfire Information System (GWIS): visor con información mundial sobre incendios

 

Divulgación documental:

- Arde Galicia.  A Caixa Negra, TVG, 2006.

- Incendios forestales, detrás del objetivo. Pedro Armestre para Greenpeace, 2010.

- Queimar o Monte. Walkie Talkie Films, 2012.

- La huella del fuego. Crónicas, RTVE, 2016.

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SOLAR-JET: un proyecto de síntesis de keroseno a partir de agua y CO2

Autor: J.L.G. Fierro, Instituto de Catálisis y Petroleoquímica, CSIC, Cantoblanco, 28049 Madrid

En el proyecto SOLAR-JET, financiado por el 7PM de la Unión Europea se abordó la producción de combustible sintético de aviación utilizando agua y CO2 como materias primas en un proceso termoquímico de alta temperatura acoplado a un equipo Fischer-Tropsch de síntesis de hidrocarburos. Si bien el producto obtenido es una mezcla de hidrocarburos, la fracción de keroseno con una densidad de energía elevada resulta particularmente atractiva. El análisis del ciclo de vida proporcionó una emisión de gases de efecto invernadero de 0.49 kg de CO2 por litro, cifra que contrasta con 3.03 kg CO2 por litro que produce el combustible convencional.  El vapor de agua y el dióxido de carbono (CO2) pueden convertirse en un combustible solar termoquímico mediante el uso de energía solar térmica a muy elevada temperatura. En un estudio reciente se ha analizado la producción de este combustible y se encontró que, bajo condiciones apropiadas de reacción, el coste del combustible  líquido resulta del orden de 1.28 Euros por litro, con producción simultánea de gases de efecto invernadero próxima a cero. Si bien el producto obtenido es una mezcla de hidrocarburos, resulta particularmente atractiva la fracción de keroseno con una densidad de energía elevada.

En la  actualidad el transporte utiliza combustibles derivados mayoritariamente del petróleo los cuales tienen un impacto ambiental negativo. Otras opciones como la electricidad y el hidrógeno podrían ser portadores de energía alternativos para automoción, pero para aviación no resultan adecuados ya que no reúnen el requerimiento de elevada densidad de energía y potencia. Por esta razón, tanto el keroseno derivado del petróleo como el sintético son las opciones del combustible para aviación. Los biocombustibles utilizados como sustitutos del keroseno son todavía bastante caros y la tierra utilizada para cultivar las plantas que los producen compite con la que se utiliza para producir semillas utilizadas en alimentación. Puesto que este proceso permite obtener un combustible de aviación de forma segura, sostenible y escalable, puede hacer que la industria de aviación europea adquiera una posición de ventaja en el mercado global.

Los equipos que han participado en el programa SOLAR-JET combinaron las competencias necesarias para realizar los objetivos entre los que cabe mencionar un simulador solar de flujo elevado, el estado del arte de la simulación del proceso y el software apropiado para reducir el número de experimentos, así como la unidad Fischer

 

Figura 1. Diagrama de bloques el proceso combinado de producción de combustible de aviación sintético a partir de agua y CO2.

Tropsch de producción de keroseno por primera vez. En la Figura 1 se presenta un esquema simplificado del proceso completo. El keroseno sintético puede usarse como mezcla al 50% con la fracción obtenida a partir de petróleo. Si bien se ha estimado que el keroseno producido en el proceso solar termoquímico-FT tiene un impacto ambiental menor que el derivado del petróleo, se ha realizado un análisis del ciclo de vida y de las emisiones de gases de efecto invernadero del combustible. Para ello se consideró una planta teórica capaz de producir 1000 barriles por día (30 galones por minuto), instalada en una región que recibe 2500 kW/m2 de energía solar, sin aporte de calor o electricidad y utilizando CO2 del aire y agua de mar. El análisis del ciclo de vida proporcionó una emisión de gases de efecto invernadero de 0.49 kg de CO2 por litro, cifra que contrasta con 3.03 kg CO2 por litro que produce el combustible convencional.  

Referencia   

[1]        http://www.solarjet.aero 2

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El pueblo que se alimenta de todo

En Olot (Girona) un sistema de energía geotérmica, fotovoltaica y de biomasa nutre a una decena de edificios del centro

Fuente: El país (09/10/2017). Isabel Valdés

https://elpais.com/economia/2017/10/03/actualidad/1507040753_227608.html

Olot no se levantó en cualquier sitio. Lo hizo en medio de cráteres y conos volcánicos, hayas,encinas, alcornoques y robles; en medio del Pirineo Oriental, en el punto central de los 120 kilómetros cuadrados que ocupa el Parque Natural de la Zona Volcánica de la Garrocha. Mucho tiene que ver toda esa exuberancia verde que la rodea para que acabara convertida en el único lugar de España con un sistema de trigeneración de energía —geotermica, fotovoltaica y de biomasa, esta última de kilómetro cero proporcionada por empresas cercanas— que proporciona calor, frío y electricidad a varios edificios en el centro de la ciudad.

Allí, en el casco histórico de esta población de Girona de 34.000 habitantes, con huella modernista y sede del mejor estudio de arquitectos del mundo, el antiguo Hospital de Sant Jaume ha pasado de tener paritorios a dos salas de acumulación de biomasa con dos calderas que alcanzan los 450 y 150 kilovatios de potencia, tres bombas geotérmicas de sesenta kilovatios, placas solares fotovoltaicas y dos acumuladores de agua caliente de 20.000 litros. Se ha convertido en la central de la red de climatización de este distrito inteligente, puesta en marcha por Gas Natural Fenosa y Wattia Innova, que se extiende a algunos comercios y edificios públicos. Una apuesta que, según Josep Maria Corominas, el alcalde, es el camino por el que las administraciones deberían ir: “Son proyectos que no solo hacen ilusión, sino que son un reto, suponen un ahorro energético y monetario importante para todos y son imprescindibles para el entorno”.

Las residencias geriátricas Montsacopa, Sant Jaume y La Caritat, el Mercado, el Museo Comarcal de la Garrotxa, la Oficina de Turismo, el edificio multiusos Can Monsà, sede de la Fundación de Estudios Superiores, entre otros organismos, son los inmuebles que gozan del suministro de renovables. “Además del centro donde nuestros abuelos van a bailar, una tienda Mango y un Abacus (cooperativa de venta de material escolar). Todo funciona con estos tipos de energía y un control automático que permite suministrar frío, calor y electricidad de la forma más eficiente. A través de sus 1.800 metros de red llega a dar servicio a 40.000 metros cuadrados”, explica Francesc Comino, director general de Wattia, la empresa de eficiencia energética y especializada en automatización de edificioscon la que Gas Natural Fenosa contó para el proyecto.

Ángel Gonzalo, responsable del proyecto de la energética en Olot, recuerda cómo comenzó todo a través de una licitación del consistorio, coincidiendo con las obras que iban a comenzar en la plaza del Mercado y en cuyo subsuelo acabaron excavando 24 pozos geotérmicos. “La cosa había empezado incluso antes, con el EspaiZero”, apunta Comino, el director de Wattia. El EspaiZero fue el primer centro de trabajo estatal autosuficiente energéticamente, terminado en 2013 y prueba de que se puede funcionar, también en espacios propiedad del Estado, sin ningún tipo de energía externa. “Cuando llegó la remodelación del mercado de Olot, empezó a florecer la idea de aprovechar esas obras para crear algo parecido al EspaiZero. Y así fue como nació el germen de este District Heating and Cooling Multienergía de Cataluña”.

El Ayuntamiento de Olot arrimó el hombro institucional, Wattia el conocimiento del entorno y la tecnología, y Gas Natural Fenosa la financiación: 1,7 millones de euros en una concesión a 15 años. El proyecto, incluido en el Plan de Energía y Cambio Climático de Cataluña 2012-2020, supondrá un ahorro anual de emisiones de cerca de 750 toneladas de CO2 y una reducción de la factura energética de los edificios municipales incluidos en el proyecto. Todavía no se atreven a dar cifras. “Con solo unos meses, no se puede hacer balance con perspectiva”, apunta Comino. Aunque tienen previsiones: “Podría llegar a ahorrar, por año, 750 toneladas de CO2, es decir, las mismas emisiones que podrían absorber 290 hectáreas de bosque”.

Esa reducción es gracias, sobre todo, a la previsión del tiempo que hará el día siguiente y la configuración de cada sistema energético en función de ello: “Con un protocolo de comunicación abierto entre los distintos sistemas para que los aparatos puedan ‘hablar’ entre sí y decidir cuál es la energía más eficiente en cada momento”. Todo esto, según Comino, tiene además un filón pedagógico y social: “Ha de ser algo que pueda aprenderse y divulgarse, es esencial el conocimiento sobre eficiencia energética”. Su EspaiZero ya acumula más de 2.000 visitas de escolares, universitarios e investigadores; el distrito inteligente es, si cabe, más “abierto”. Cuenta Comino que la planta baja de lo que ahora es la central de esa red se ha cubierto de cristaleras para que se vea el interior, donde están los tubos, las máquinas y los tanques, y al lado de cada uno, letras adhesivas que indican qué es: “Ahora, el objetivo es seguir haciendo crecer esta red”.

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Biorrefinerías: Microalgas como sustrato para la producción de moléculas plataforma (carboxilatos)

Autor: José A. Magdalena-Instituto IMDEA Energía

Las biorrefinerías son instalaciones en las que se transforma biomasa en diferentes bioproductos de un modo sostenible. Entre los productos energéticos que se pueden obtener en una biorrefinería cabe destacar los biocombustibles líquidos como el bioetanol o el biodiésel, y los biocombustibles gaseosos como el biogás o el biohidrógeno. Debido a la gran variedad de productos que se obtienen en las biorrefinerías, las materias primas que se utilizan para su obtención también son muy diversas. Destaca la utilización de residuos orgánicos como los residuos lignocelulósicos, residuos de la industria alimentaria, residuos animales, y más recientemente, las microalgas.

La digestión anaerobia es una tecnología ampliamente utilizada para la producción de bioenergía. En ella, la materia orgánica del sustrato es degradada en ausencia de oxígeno por bacterias y arqueas hasta la producción de biogás (mezcla de metano y dióxido de carbono ≈60-40%). Este proceso de digestión anaerobia consta de diferentes fases como son la hidrólisis, acidogénesis, acetogénesis y metanogénesis.

Debido a las crecientes necesidades de la sociedad, es necesario obtener un mayor rendimiento de los recursos disponibles que se someten a la digestión. Es por ello, que  se quiere implementar nuevas tecnologías complementarias a la digestión anaerobia, que resulten no solo en la producción de biogás, sino también en la producción de otras moléculas plataforma. Son moléculas plataforma aquellos productos intermedios que se obtienen tras diferentes transformaciones de la biomasa y que pueden convertirse en otros bioproductos. Estas moléculas plataforma confieren al proceso un valor añadido. En el caso de la digestión anaerobia, las moléculas plataforma son los carboxilatos o ácidos grasos volátiles, que se producen durante la acidogénesis. Entre ellos destacan el ácido acético, que se utiliza ampliamente en la industria alimentaria, el ácido propiónico, que se usa como conservante, el ácido butírico y el ácido valérico. Además, estos ácidos pueden ser utilizados para la fabricación de polihidroxialcanoatos y de biosurfactantes, siendo estructuralmente idénticos a los que se obtienen por la vía petro-química.

 De entre los sustratos de la digestión anaerobia, las microalgas han sido ampliamente estudiadas en los últimos años. Estas presentan una serie de ventajas como su alta velocidad de crecimiento, su capacidad de realizar la fotosíntesis oxigénica de manera eficiente y los bajos porcentajes de lignina en su composición.

En este contexto, investigadores de la Unidad de Procesos Biotecnológicos de IMDEA Energía están estudiando el proceso de digestión anaerobia utilizando diferentes especies de microalgas para la producción de energía en forma de biogás. Paralelamente, se realizan experimentos en los que se alteran las condiciones operacionales de este proceso con el fin de optimizar la producción de los ácidos grasos volátiles para su posterior conversión en productos de alto valor añadido.

 

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Empaquetamiento compacto de mallas metálicas como absorbedores volumétricos: Una línea prometedora

Autor: Antonio Luis Ávila-Marín (CIEMAT-PSA)

Los sistemas de receptor central, por sus diversas posibilidades técnicas, han sido entendidos como la tecnología con mayor potencial para reducir costes y aumentar la eficiencia global de la planta. En este sentido, la bibliografía científica así como la importancia de los proyectos europeos y nacionales concedidos a entidades como el CIEMAT-PSA, muestran esta tendencia, especialmente aplicada al concepto de los receptores volumétricos.

El CIEMAT-PSA comenzó en el año 2010 dentro del proyecto Solgemac y continuo con el proyecto Alccones la idea de trabajar con receptores volumétricos formados por un empaquetamiento compacto de mallas metálicas, por sus ventajas frente a los conocidos receptores de canales o las espumas cerámicas.

Hasta el comienzo del proyecto Solgemac, los receptores volumétricos formados por mallas metálicas (Betchel y Sirec principalmente [1]), habían tenido la característica común de separar las mallas metálicas una cierta distancia. En nuestro trabajo, siempre apostamos por empaquetar las mallas forzando un contacto físico entre las mismas (conocido como empaquetamiento denso). Además, se ha trabajado la posibilidad de realizar empaquetamientos escalonados y en línea que presentan diferente comportamiento.

Recientemente, en el Congreso de la Asociación Americana de Ingenieros Mecánicos (ASME en inglés) realizado en Bellevue, Washington sobre Transferencia de Calor, el profesor Kribus junto a sus compañeros (Livshits y Avivi), presento un interesante trabajo destacando las virtudes y el potencial que el empaquetamiento compacto de mallas metálicas frente a la diversidad de trabajos sobre materiales cerámicos, que en muchas ocasiones presentan resultados completamente contrarios entre sí.

Este trabajo [2], realizado por un importante investigador en el mundo de la tecnología de  receptores volumétricos , confirma la visión conceptual sobre este tipo de absorbedores iniciada en el proyecto Solgemac, continuada en el proyecto Alccones y que dio origen a la tesis [3], en el marco de ambos proyectos, sobre este tema por parte del CIEMAT-PSA.

Más concretamente, Kribus dice “el resultado más interesante del presente trabajo es la identificación de una nueva estructura: el empaquetamiento compacto de mallas metálicas, que nunca ha sido ensayado como un absorbedor solar”. También indica que “aún es necesario realizar mucho más trabajo para alcanzar a comprender si este absorbedor es capaz de cumplir las predicciones teóricas y más aún, investigar su idoneidad en aspectos como la fabricación, coste, solidez, etc.”

Esta investigación y los resultados ya obtenidos en los citados proyectos (a la espera de ser publicados en breve) nos animan a continuar con la línea de trabajo, sabiendo que ya, no sólo el CIEMAT-PSA está trabajando sobre este concepto.

Bibliografía

[1] A.L. Avila-Marin, Volumetric receivers in Solar Thermal Power Plants with Central Receiver System technology: A review, Solar Energy, Volume 85, Pages 891-910, (2011).

[2] M. Livshits, L. Avivi, A. Kribus, Dense wire mesh as a high-efficiency solar volumetric absorber, ASME Summer Heat Transfer Conference, Bellevue, Washington, USA, paper HT-2017-5080, (2017).

[3] A.L. Avila-Marin, Análisis termofluidodinámico de absorbedores volumétricos de porosidad gradual con mallas metálicas: Estudio experimental a escala de laboratorio y desarrollo de un modelo de no equilibrio térmico local. Dissertation. Ingeniería Energética. Madrid. ETSII – UNED, (2016).

 

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