Nuevo sistema que combina energía solar y un reactor químico para aprovechar mejor la biomasa

Los desechos biológicos encierran una gran cantidad de energía si se aprovechan de manera adecuada. Esta biomasa consta de restos de vegetales, así como desechos animales o domésticos, por ejemplo. Según los expertos, estos biorresiduos podrían convertirse en una fuente alternativa viable de energía a gran escala. De esta manera, este procesamiento sostenible de la biomasa permite obtener productos de alto valor añadido y se ha convertido en una buena alternativa para la producción energética, en un contexto de aumento de la población mundial y del progresivo agotamiento de los recursos naturales.

Ahora, unos investigadores, de la Universidad Carlos III de Madrid (UC3M) en España y de la Universidad de Roma Tor Vergata en Italia, han diseñado un nuevo sistema que permite un mayor aprovechamiento de la biomasa (en este caso mayormente residuos forestales y agrícolas) mediante un reactor químico que funciona junto con una pequeña instalación de energía solar.

Los biorresiduos a utilizar se caracterizan por contener una alta humedad, lo que hace necesario un tratamiento previo de secado antes de procesarlos mediante tecnologías térmicas convencionales (como la pirólisis, la gasificación o la torrefacción seca). “Esta no es una opción económica ya que una cantidad significativa de energía se destina al pretratamiento de secado. Para resolver eso, la carbonización hidrotermal de biomasa (HTC por sus siglas en inglés) podría ser una tecnología atractiva para procesar estos residuos, ya que no se necesita el pretratamiento de secado”, explica Jesús Gómez Hernández, del grupo de investigación de Ingeniería de Sistemas Energéticos (ISE) del Departamento de Ingeniería Térmica y de Fluidos de la UC3M.

Él es uno de los autores de un estudio en el que se ha logrado detallar cómo utilizar la HTC junto con una instalación de energía solar para conseguir que sea sostenible y poder extraer energía de residuos de pino, rastrojos de maíz o cáscaras de arroz, por ejemplo. “Los productos obtenidos podrían aplicarse a procesos de producción de energía, la mejora del sustrato de suelos, supercondensadores y biorrefinerías para una economía libre de combustibles fósiles, abriendo un camino tecnológico hacia una economía circular”, indican los autores de esta investigación.

Esquema técnico básico del funcionamiento del nuevo sistema. (Imagen: J.V. Briongos, S. Taramona, J. Gómez-Hernández, V. Mulone, D. Santana (2021) / Universidad Carlos III de Madrid / Universidad de Roma Tor Vergata)

La HTC consiste en un tratamiento termoquímico para procesar la biomasa en un reactor con agua caliente (entre 180 y 250 grados) a alta presión (de 10 a 40 bares) para conseguir un producto de alto valor añadido: el hidrocarbón. “Es decir, se reproduce el proceso natural de formación del carbón a partir de biomasa en condiciones de laboratorio”, explica Jesús Gómez Hernández. El gran inconveniente es que el HTC requiere mucha energía y es en este punto es donde los investigadores han introducido una innovación al incorporar otra fuente renovable: la energía solar.

“En nuestro trabajo se modela analíticamente un proceso HTC para un reactor de doble tornillo acoplado a un campo solar LBD (Linear beam-down) para que sea energéticamente sostenible”, indican los investigadores. El sistema funcionaría de la siguiente manera, grosso modo: dos conjuntos de espejos reflectores redirigen los rayos solares a otro espejo secundario que concentra toda la energía solar sobre el reactor de tornillo que, debido a su peso, está instalado en el suelo. Y según han comprobado, con ello se podría extraer energía de una forma renovable y sostenible de diferentes biomasas lignocelulósicas, la materia prima más abundante disponible en la Tierra para la producción de biocombustibles.

El estudio se titula “Solar and biomass hybridization through hydrothermal carbonization”. Y se ha publicado en la revista académica Renewable Energy. (Fuente: UC3M)