Cultivos energéticos

Los cultivos energéticos son una de las mejores opciones para obtener una cantidad aceptable de biomasa por unidad de superficie y tiempo y su biomasa como combustible tiene ventajas medioambientales frente a otros combustibles convencionales. Los ensayos con cultivos energéticos permiten conocer la adaptación de diferentes especies vegetales a distintas condiciones de clima y suelo y a diversos sistemas de explotación, las necesidades de las mismas, el potencial productivo y las características químico-energéticas, así como la optimización de los costes de producción, en términos económicos, energéticos y medioambientales.

Especificaciones técnicas: 

• El CEDER dispone de superficie agrícola susceptible de riego, ubicada en una zona de clima mediterráneo continentalizado y de un invernadero de policarbonato (28 m x 9 m) con climatización automática (temperatura y humedad), pantalla de sombra, sistema de calefacción con pélets de biomasa, mesa calefactada, sistema de refrigeración y microaspersores. Además de maquinaria para trabajos de campo, cuenta con equipos de medida, control y registro de datos.

Plantas piloto de reducción granulométrica y clasificación de biomasa

Este conjunto de instalaciones piloto engloba varias tecnologías enfocadas al estudio de la reducción de tamaño y separación de partículas de biomasa a escala industrial, desde la trituración de materiales voluminosos como pacas y troncos, hasta la molienda fina a tamaños inferiores a un milímetro. Dispone de molinos de rotación lenta, molinos de martillos, molinos de cuchillas y cribas de uno y más pisos de cribado, así como un separador dinámico para realizar cortes granulométricos muy finos.

Especificaciones técnicas:

• La capacidad de trituración de elementos voluminosos es de 1000 kg/h con tamaños de salida inferiores a 30 mm. En molienda fina se puede pasar de 30 mm a un tamaño de partícula inferior a 100 µm. Se evalúan rendimientos y consumos energéticos en todos los procesos.

Plantas piloto de secado

El CEDER dispone de dos instalaciones piloto acondicionadas para el secado de biomasa: un secadero convencional de tambor rotativo y un secadero híbrido solar diseñado y patentado por el CEDER-CIEMAT. Si bien la tecnología de secado indirecto en corrientes paralelas del mismo sentido, usada en el secadero rotativo, es muy conocida en la industria, las aplicaciones de secado solar asistido por calor de baja temperatura tienen aún poca implantación en el mercado. El secado solar híbrido se está utilizando principalmente en instalaciones donde se generan lodos húmedos, como en las depuradoras de aguas residuales.

Especificaciones técnicas: 

• Secadero rotativo: capacidad de evaporación horaria entre 150 y 300 kg de agua.
• Secadero híbrido solar: capacidad de evaporación horaria entre 30 y 60 kg de agua.
• Ambas instalaciones disponen de la capacidad de obtención de variables de consumo térmico y eléctrico.

Instalaciones y equipos para la peletización de biomasa

Se dispone de dos instalaciones, ambas con tecnología de matriz plana KAHL. Una de ellas consiste en una pequeña prensa de 20 a 40 kg/h, muy versátil y manejable, para la realización de pruebas de peletización de forma rápida y con pequeñas cantidades de producto. La otra instalación, de mayor tamaño, está dotada de una línea de dosificación y mezcla y tiene una capacidad de producción de entre 200 y 400 kg/h de pélets. Estas instalaciones permiten tanto la investigación del comportamiento de biomasas y mezclas, como la obtención de datos sobre el rendimiento y consumo energético en la peletización.

Especificaciones técnicas: 

• Equipo de matriz plana KAHL, modelo 14-175, con tolva dosificadora y velocidad variable.
• Planta de peletización con prensa KAHL, modelo 33-500, dotada de sistema de mezcla y dosificación con posibilidad de adición de vapor, sistema de enfriado y ensacado.

Equipos para la recolección y logística de biomasa

El CEDER dispone de distintos equipos de recolección mecanizada que contribuyen a optimizar la cadena logística de las diferentes biomasas, permitiendo obtener fardos o pacas, o directamente, material triturado:

• Equipo de recolección y empacado de biomasa (Biobaler WB-55), accionado por un tractor VALTRA T194D adaptado al trabajo forestal y un remolque autocargador, dotado de grúa versátil para realizar el transporte de hasta 20 pacas y también astillas o biomasas trituradas o en ramas. Estos equipos permiten realizar el desbroce y empacado simultáneos de biomasa procedente de cultivos energéticos y de matorrales típicos mediterráneos, como jarales, brezales, escobonares y tojales. El CEDER-CIEMAT desarrolla métodos de trabajo basados en este y otros equipos, con el objetivo de hacer viable el aprovechamiento de masas forestales que actualmente no son gestionadas y tienen gran riesgo de sufrir incendios muy virulentos, dada la gran continuidad y cantidad de biomasa por hectárea.

Recolección y empacado de cultivos de biomasa con BIOBALER WB-5

• Equipo triturador-recolector de biomasa (López Garrido), accionado por un tractor Valtra T194D, adaptado al trabajo forestal y con puesto de conducción invertido, que permite controlar el triturador que trabaja suspendido en el alzamiento tripuntal trasero del tractor. En la parte frontal, el tractor dispone de un contenedor de 5 m³ y 1400 kg de carga máxima, para almacenar el material triturado que es conducido de manera neumática desde el triturador.

Especificaciones técnicas: 

• Tractor de 200 CV.
• Pendiente máxima de 25%.
• Soporta pedregosidad moderada.
• Adaptaciones para la recolección de especies difíciles como la jara pringosa (Cistus ladanifer).
• Sistema de adquisición de datos: Variables de trabajo y de biomasa (consumo de combustible, rendimiento en superficie desbrozada, pacas recolectadas con humedad y peso, velocidad, tiempo de cada paca), variables ambientales (temperatura y humedad relativa) e inclinación del terreno.
• Las investigaciones llevadas a cabo desde 2015 en distintos tipos de matorral han permitido evaluar rendimientos de recolección de entre 1 y 3 toneladas secas por hora productiva y de superficies desbrozadas entre 0,2 y 0,6 ha por hora productiva.
• Cabezal cortador-acumulador de biomasa (Naarva E20), diseñado para talar y recolectar madera con diámetro máximo de corte de 20-23 cm. Los cortes se hacen con guillotina. Con las pinzas acumuladoras se pueden recolectar varios árboles antes de inclinar la pinza y proceder a su descarga.

Equipos de extracción de aceites esenciales por arrastre de vapor

Drones para aplicación en el sector agroforestal

La realización, procesamiento y análisis de imágenes multiespectrales obtenidas mediante dron (DJI Phantom 4 Multiespectral) permiten la obtención de índices de vegetación que contribuyen a la toma de decisiones en el sector agrícola y forestal.