viernes, 1 julio 2022

El algoritmo que evita atascos en la maquinaria de biomasa

En medio de la actual crisis energética, la biomasa tiene una gran oportunidad de crecimiento. Sin embargo, las plantas que la generan afrontan importantes desafíos en sus procesos, debido a la naturaleza variable y heterogénea de los productos (serrín, paja, huesos de aceituna…). Precisamente, con el objetivo de mejorar la producción y evitar daños a las máquinas, CENER vio una oportunidad de impulsar una solución en este campo, que ha desarrollado en colaboración con AIN. El algoritmo diseñado reduce el tiempo que tardan los sistemas en alimentar un caudal concreto y aumenta su precisión. La iniciativa, coordinada por ADItech como agente coordinador a su vez del SINAI, cuenta con financiación del Gobierno foral.

Cristina Mogna
Aoiz - 2 febrero, 2022

La biomasa, debido a su naturaleza heterogénea, entraña dificultades para su procesamiento. (Fotos: Ana Osés)

La actual crisis energética no entiende de fronteras, pero se está cebando especialmente con el continente europeo. En España, está teniendo un gran impacto en la factura de la luz, que llegó a su máximo histórico en el pasado ejercicio y que, si bien en enero experimentó una bajada del 16 % (precio medio), el megavatio hora sigue por encima de los 200 euros. También está impactando en el precio de los combustibles fósiles. La gasolina ha subido más de un 24 % en un año, mientras que el gasóleo lo ha hecho en más de un 25 %. El gas natural aún se ha disparado más, en torno a un 128 % según alertó la Organización de Consumidores y Usuarios (OCU).

El futuro cercano no parece menos incierto. Un estudio publicado en la revista científica Environmental Chemistry Letters prevé que la demanda mundial de energía aumente “casi un 28 %” para 2040. Ese escenario, sumado a la necesidad de materializar la transición energética, obliga a potenciar las alternativas que ofrece el sector de las renovables. Y al margen de la energía solar o la eólica, por citar dos ejemplos, la biomasa se presenta como una esperanzadora fuente para producir biocombustibles, vapor, energía eléctrica o energía térmica.

El término hace referencia a todas las materias primas orgánicas y de origen renovable que pueden ser empleadas como fuente de energía. De esta forma, la biomasa puede tener un origen agrícola, forestal, proceder de derivados de la industria agroalimentaria o incluso de residuos urbanos. Entre los desechos o materiales empleados destacan la leña, las cáscaras de algunos frutos secos, los huesos de aceituna y los pellets. Precisamente, la demanda de este último producto -elaborado a partir de serrín natural- ha crecido entre un 15 y un 20 %” en la Comunidad foral. Así lo apuntó Alfredo Martínez, responsable técnico comercial del Grupo Naparpellet, en un reciente reportaje publicado en Navarra Capital.

Idoya Goñi (CENER): “Al trabajar con materiales de diferentes densidades y características, detectamos que había problemas para regular la entrada de biomasa en las plantas”.

Ese auge de la biomasa, sin embargo, no está exento de desafíos en el sector industrial.  De hecho, son su naturaleza heterogénea, su compleja manipulación y sus potenciales efectos abrasivos los que dificultan el tratamiento y el rendimiento de esta materia orgánica. Así lo explica David Sánchez, jefe de Servicio en el Departamento de Biomasa de CENER (Centro Nacional de Energías Renovables). “Notamos que, al trabajar con materiales de diferentes densidades y características, había problemas para regular la entrada de biomasa en las plantas”. La dificultad para regular los caudales se traducía en atascos, daños en las máquinas y, en última instancia, en un golpe al bolsillo de los fabricantes.

“Si no logras que la alimentación (de las máquinas) sea estable, pierdes eficiencia. Todo eso se traduce en dinero y, por supuesto, a la industria no le conviene”, apunta Idoya Goñi, investigadora del Departamento de Biomasa de la misma entidad. Ante este problema logístico, el equipo del Centro de Biorrefinería y Bioenergía (BIO2C) de CENER se planteó la posibilidad de diseñar un sistema de control capaz de predecir y adaptarse a las variaciones producidas por el carácter heterogéneo de las biomasas. El objetivo, conseguir de esta manera que el caudal sea “más estable y preciso”.

LOS RESULTADOS DE ALIGAS

Así nació ALIGAS, un proyecto colaborativo liderado por este centro y en el que además participa, como socia, la Asociación de la Industria Navarra (AIN). La iniciativa, que inició su andadura en 2017, está coordinada por ADItech -a su vez coordinador del Sistema Navarro de I+D+i (SINAI)– y cuenta con financiación del Gobierno foral.

Quienes deseen conocer más a fondo el proyecto pueden hacerlo a través de este enlace.

¿El resultado? Un algoritmo matemático que puede programarse en los softwares que controlan las plantas industriales. “Mediante esta tecnología, el programa detecta parámetros importantes de una biomasa concreta, como su densidad o humedad, y actúa sobre distintos equipos para determinar a qué velocidad tiene que ir una cinta transportadora, por ejemplo, dependiendo del caudal que se introduzca”, detalla la investigadora principal del proyecto.

De esta forma, los investigadores han reducido el tiempo de respuesta -periodo que tarda el sistema en alimentar un caudal concreto- “en al menos un 30 %”. Y, adicionalmente, han aumentado el porcentaje de precisión. O, lo que es lo mismo, han disminuido la diferencia entre la cantidad de biomasa deseada y la que logra introducirse en el reactor. “Hemos obtenido precisiones por debajo del 15 %, cuando antes teníamos en torno al 25 o 30 %. Así conseguimos que el proceso sea más estable y más cercano al valor que queremos”, señala Goñi.

Las instalaciones del CENER en Aoiz se asemejan a las de una planta industrial al uso.

Las instalaciones del CENER en Aoiz se asemejan a las de una planta industrial al uso.

Para Sánchez, se trata de un “buen ejemplo” de colaboración. “Nosotros identificamos un problema, pensamos cómo podía resolverse y proporcionamos los datos experimentales necesarios que luego, en AIN, tradujeron en un lenguaje de programación. Ellos, que no pertenecen directamente al sector, nos ayudaron a encontrar una solución”, constata.

David Sánchez (CENER): “Nosotros identificamos un problema y proporcionamos los datos experimentales que luego, en AIN, tradujeron en un lenguaje de programación”.

Aunque la tecnología se concibió originalmente para las plantas del BIO2C, Goñi ve en ella un potencial valioso para el sector privado: “Nuestra primera idea era solucionar un problema que teníamos nosotros, pero este algoritmo es exportable a todos aquellos procesos que alimentan sólidos de características semejantes a la biomasa. Es decir, que tienen propiedades cambiantes y deben adaptarse a esa variabilidad“.

Entre otras, la investigadora principal del proyecto ALIGAS cita a la industria agroalimentaria o a la de aprovechamiento de residuos como posibles beneficiarias de este desarrollo. “Esto es posible porque las infraestructuras del centro en Aoiz no son las de un laboratorio, sino que se asemejan más a lo que podría ser un entorno industrial de operación. Eso nos permite acercarnos con más precisión a los problemas que tiene la industria en general”, agrega el jefe de Servicio del Departamento de Biomasa en CENER.

El algoritmo desarrollado en el marco de este proyecto, en todo caso, “se ha aplicado y se aplica actualmente” en procesos de torrefacción y gasificación llevados a cabo en el centro. En concreto, la plantilla del BIO2C trabaja actualmente, a escala piloto, en procesos de pirólisis y carbonización hidrotermal. Todo ello para obtener biocrudos que puedan sustituir a combustibles tradicionales fósiles -como el queroseno o el diésel– en la aviación y el transporte marítimo, entre otros sectores.

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