Una alumna de la Universidad de Valladolid diseña una planta de biogás a partir de paja de cereal

La alumna de la Universidad de Valladolid Beatriz Simón ha diseñado una planta para la obtención de biogás a partir de paja de cereal en el marco de su proyecto fin de carrera que ha sido merecedor del Premio I+D de Cecale en la categoría de Ingeniería Industrial e Ingeniería Química.


Las instalaciones, que serían viables económicamente, constan de tres secciones diferenciadas, una para el almacenamiento y acondicionamiento de la biomasa, otra para el pretratamiento y una última para la digestión anaerobia, almacenamiento y purificación del biogás. Según ha explicado en declaraciones recogidas por DiCYT, la planta “tiene una capacidad de 160.000 toneladas al año de paja de cereal y un rendimiento obtenido de 0’317 kilogramos de metano por kilogramo de sólido volátil eliminado”.

El biogás es un gas combustible formado por una mezcla de metano y dióxido de carbono que se obtiene mediante un proceso denominado digestión anaerobia. Además de la obtención de biogás, el proyecto tiene como objetivos “fomentar el empleo de las energías renovables en Castilla y León, aprovechar los residuos agrícolas para la producción de energía, desarrollar un proceso sostenible que permita la reutilización de todos los residuos y subproductos de la planta y seleccionar el pretratamiento de la paja de cereal más adecuado para maximizar la producción de biogás”.

Tal y como recuerda la joven investigadora, Castilla y León es la comunidad con mayor potencial de recursos bioenergéticos, cuenta con una gran superficie agrícola y forestal y tiene un importante desarrollo de sus industrias asociadas. Así, el proyecto surge de la posibilidad de valorizar energéticamente este potencial de biomasa. El biogás obtenido es apto para la cogeneración eléctrica y tiene un poder calorífico “de 8’6 kilovatios hora por metro cúbico”. Tras un estudio de la distribución de la paja de cereal por la región se decidió que la planta podría ubicarse en Villalón de Campos (Valladolid), “donde mayor cantidad de paja de cereal existe”, y a su vez, un lugar céntrico “para optimizar el proceso de transporte y logística”.

Proceso de obtención

Respecto al proceso de obtención, Beatriz Simón detalla que paja de cereal llega a la planta en camiones y se deposita en un silo de almacenamiento para siete días. Además, en la región habría otros silos intermedios distribuidos. Antes de pasar al pretratamiento, “es necesario acondicionar la paja de cereal y hay que disminuir su tamaño de partícula por medio de un molino y humedecerla”. El pretratamiento se realiza por explosión de vapor y tiene lugar en un reactor en el que la biomasa se somete a 230 grados centígrados durante dos minutos, de forma “que se consigue que sea más accesible para el posterior proceso de digestión anaerobia, que es donde se obtiene el biogás”.

La parte más innovadora del trabajo radica en que se separan los tres carbohidratos presentes en la biomasa lignocelulósica que abandona el reactor, la celulosa, hemicelulosa y lignina, ya que la lignina “es perjudicial para el proceso de digestión anaerobia”. No obstante, la lignina se recupera ya que tiene diferentes aplicaciones en la industria química y servirá “como una fuente de ingresos adicional de la planta”.

Para separar los tres elementos se realizan dos lavados consecutivos, el primero con agua caliente, con el que se consigue separar ya la hemicelulosa (que se solubiliza en el agua) y el segundo un lavado alcalino en el que se separa la celulosa de la lignina. La hemicelulosa y la celulosa pasan a la fase de digestión anaerobia, donde un se produce el contacto anaerobio en un reactor y se obtiene el biogás tras un tiempo de retención de sólidos de 12 días. Aparte del biogás se obtiene un residuo sólido que se va a vender como fertilizante compost, como prevé el trabajo.

Biogás enriquecido en metano

El biogás que se obtiene en el reactor contiene sulfuro de hidrógeno, “un gas que al ser quemado produce óxidos de azufre y son perjudiciales para el calentamiento global”. De este modo, el biogás se purifica en una torre de absorción y, a la vez que se disminuye el contenido en sulfuro de hidrógeno, se reduce el contenido en dióxido de carbono, “con lo cual se obtiene un biogás enriquecido en metano que ya está listo para almacenar en el gasómetro y pasar a la sección de cogeneración que es donde se genera la energía eléctrica verde”.

Finalmente, la planta proyectada cuenta con un sistema de control automático para garantizar la producción estimada y la seguridad en la planta, se han clasificado las áreas peligrosas y evaluado el riesgo de explosiones, y se ha propuesto una serie de medidas preventivas.



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