Morales Calvo, Guillermo

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79Guillermo Morales CalvoDirección General de Proyectos del Ministerio de Educación y CienciaLos residuos biomásicos:    algunos ejemplos de aprovechamiento integralIntroducciónEn la actualidad, y conforme al Tratado de Kyoto, en el empleo de la biomasa como recurso energético, la emisión de dióxido de carbono, en un proceso de descomposición térmica de la misma, se considera cero, ya que se supone que dicho CO2 es el mismo que esa biomasa tomó de la atmósfera durante su formación.  Dicho en otros términos, el factor de emisión de CO2 por la biomasa ha sido definido como cero en toda la normativa de puesta en marcha del Tratado de Kyoto.De otra parte son muchísimos los procesos, de los más diversos sectores industriales, que generan residuos de tipo biomasa. En muchas ocasiones la generación de “residuos” biomásicos del proceso, da lugar a un nuevo proceso, a unos nuevos productos y a unos nuevos “residuos” también biomásicos que finalmente son beneficiados vía térmica. Todos estos residuos entrecomillados hoy día son considerados subproductos, hasta RODRÍGUEZ JIMÉNEZ, Juan José (dir.): Hacia un uso sostenible de los recursos naturales. Sevilla: Universidad Internacional de Andalucía, 2008. ISBN: 978-84-7993-048-680llegar a un último residuo para su beneficio térmico. En la figura 1 se esquematizan estos conceptos.Esta idea de ir beneficiando de manera consecutiva los diferentes residuos-subproductos hasta llegar a uno último que es valorizado en forma de combustible, encaja plenamente en concepto actual de producción sostenible o medidas de mitigación frente al cambio climático. El presente artículo se centra en varios sectores agroindustriales para valorar el potencial de esos subproductos antes descritos y sus condicionantes para poder ser empleados como recurso energético.La BiomasaA partir de ahora se va a entender por biomasa cualquier tipo de materia orgánica cuyo origen inmediato sea un proceso biológico. Cuando esta aparezca como subproducto de un proceso industrial va a ser considerada como biomasa residual.FIGURA 1: BENEFICIO INTEGRAL DE LOS RESIDUOS DE UN PROCESO INDUSTRIALRecurso Proceso Producto“Residuo” Biomasa Proceso Otros Producto“Residuo” Biomasa Proceso EnergíaCon este criterio y como ejemplo, el cultivo de cereales para su posterior tratamiento y obtención de alcohol seria biomasa especifica para un determinado fin, sin embargo, la paja procedente de la recolección del grano si que seria residual. En el esquema de la figura 2 se presentan estas ideas de tipos de biomasa.De otra parte, en función de los productos predominantes en la biomasa se establece una nueva clasificación, así, biomasa lignocelulósica es aquella rica en celulosas y lignina.  En la que predominen los polisacáridos como el almidón se conoce como biomasa amilácea. Aquella rica en glucosa, sacarosa, fructosa etc. es llamada biomasa azucarada, y, por último aquella que, generalmente de sus semillas se extraen aceites se conoce como biomasa oleaginosa. RODRÍGUEZ JIMÉNEZ, Juan José (dir.): Hacia un uso sostenible de los recursos naturales. Sevilla: Universidad Internacional de Andalucía, 2008. ISBN: 978-84-7993-048-681Volviendo de nuevo a los biocombustibles residuales, son muchos los sectores industriales que los generan, con la particularidad de que la mayoría de ellos están asegurados, esto es, no por modificar el producto final el residuo va a desaparecer. Solo desaparecerá dicho residuo si también lo hace la actividad industrial. En la figura 4 se representan algunos de los mas importantes sectores industriales y agrícolas generadores de residuos biomásicos. En ellos se ha asimilado la actividad humana a los residuos sólidos urbanos como un sector más.Antes del análisis de algunos de los sectores indicados es obligado conocer el eso relativo de las energías renovables y también, en particular, de aquellas catalogadas como bio dentro de la estructura energética española (figura 5). Con los datos del IDAE-Ministerio de Industria se pone de manifiesto el bajo peso de las energías renovables en general, bien es verdad que la fracción correspondiente a la hidráulica es bastante baja debido a que el año 2005 fue casi el final de un periodo de 5-6 años de baja pluviosidad y por tanto las reservas hidráulicas eran también escasas. La estructura presentada apone de manifiesto que las energías de origen bio suponen mas del 50 % del total de  las renovables.FIGURA 2: BIOMASA ESPECÍFICA Y BIOMASA RESIDUAL.Proceso FísicoCerealesSemillasTubérculosRaicesOtrosEnergíaBiomasa parageneraciónEspecíficaResidualIndustrialesAgroUrbanosForestalesProceso FísicoProceso Físico EnergíaRODRÍGUEZ JIMÉNEZ, Juan José (dir.): Hacia un uso sostenible de los recursos naturales. Sevilla: Universidad Internacional de Andalucía, 2008. ISBN: 978-84-7993-048-682                    FIGURA 4: RESIDUOS SEGÚN ACTIVIDAD. Área Actividad po de residuo Urbana Urbana RSUIndustrial Maderero y manufactura Madera, leña, viruta, serrín Pasta de papel Licores, diversos Extracción de Semillas Harinas de semillas, orujos Vinícolas Orujos Olivarero Orujos Aguas residuales Aguas residuales Ganadería intensiva Purines, estiercol... Olivarero Leña, podaAgrícola Vid Leña, poda Frutales Leña, podaForestal Bosques Leña, podaLos residuos de podaEn el sector agrícola, la producción de frutos, independientemente del destino final de los mismos (consumo directo, elaboración de vino, extracción de aceite etc.) implica que es preciso una poda anual en las correspondientes árboles, en unos casos esta poda puede tener diferente intensidad de unos años a otros y dependiendo de tipo de frutal en si. (Mientras que la vid se poda anualmente de manera contundente, los olivos o los naranjos sufren una poda anual suave y cada dos o tres años se realiza la poda severa). Por tanto el residuo de la poda de frutales es un recurso asegurado cada año. Considerando los cinco subsectores  que se indican el la figura 6, olivar, vid, cítricos, frutos secos y frutos postre (ciruelas, manzanas, peras etc.), y realizando uno cálculo muy conservador, con unos factores de confianza muy altos, o dicho de otra manera, considerando aproximadamente el 55 % de la poda teórica. Se puede disponer de unos 15 millones de toneladas al año, que suponiendo un poder calorífico inferior medio de 4200 Kcal/Kg., se baraja entonces la cifra de 6,3 millones de toneladas equivalentes de petróleo lo que supone esa poda. Piénsese que la planta que actualmente se construye en Briviesca, cerca de Burgos tendrá una potencia térmica de 15 Mw. y consumirá anualmente 100.000 toneladas de paja (la paja tiene un poder calorífico inferior a la poda).RODRÍGUEZ JIMÉNEZ, Juan José (dir.): Hacia un uso sostenible de los recursos naturales. Sevilla: Universidad Internacional de Andalucía, 2008. ISBN: 978-84-7993-048-683 FIGURA 5. ESTRUCTURA DE GENERACIÓN ELÉCTRICA EN ESPAÑA, 2006.Carbón 13%Nuclear 11%Petróleo 16%Renovables 7%Gas 21%1,7% 1,6%2,9%0,2%0,03%0,05%0,01%0,4% 0,3%EólicaHidráulicaBiomasaBiogásSolar fotovoltaicaSolar térmicaGeotérmicaBiocarburantesRSUSin embargo no todo es así de fácil y simple, existen determinados problemas que es preciso salvar para que esa poda pueda ser empleada, en efecto, hay tanto ventajas como inconvenientes a) Ventajas:1) Es un residuo asegurado en el tiempo.2) Tiene un poder calorífico nada desdeñable.3) Su precio es origen no debe ser elevado.4) Es necesario sacar el residuo de las fincas de cultivo.5) Generalmente esta prohibidos quemarla en las lindes (aunque es practica casi habitual).RODRÍGUEZ JIMÉNEZ, Juan José (dir.): Hacia un uso sostenible de los recursos naturales. Sevilla: Universidad Internacional de Andalucía, 2008. ISBN: 978-84-7993-048-684b) Inconvenientes1) El residuo se produce disperso en parte de la geografía española.2) En algunas zonas con fuertes dificultades para la mecanización de recogida y transporte.3) Su generación es estacional.4) Tiene un bajo valor añadido.5) Precisa de instalaciones para su almacenamiento e acondicionamiento.En resumen, el poder beneficiar el residuo precisa de una logística especial que asegure precio y suministro, de otra manera no podría entrar en el mercado.La logística de aprovisionamiento se puede dividir en las siguientes etapas:• Cronogramas de suministro• Preacondicionamiento y reducción de volumen- Pelet- Astillas• Capacidad de almacenamiento y conservación (riesgo de fermentaciones y/o incendios)• Granitas de suministro- Formulas compuestas (suele ser la opción tomada para conseguir las garantías)• Regularidad de suministro.Respecto al precio, el mismo ha de ser competitivo con los potenciales combustibles fósiles  a sustituir, y, en el caso de una industria cogida ya dentro del marco de Kyoto, a los costes de los combustibles  habría que añadirle las potenciales compras de derechos de emisión.El desglose de costes para esta biomasa residual ocupa los siguientes capítulos:• Precio de suministro del proveedor• Coste de obtención/recogida en el campo• Coste del transporte al centro de almacenamiento• Coste del almacenamiento y pretratamiento• Coste del almacenamiento y adecuaciónRODRÍGUEZ JIMÉNEZ, Juan José (dir.): Hacia un uso sostenible de los recursos naturales. Sevilla: Universidad Internacional de Andalucía, 2008. ISBN: 978-84-7993-048-685• Coste del transporte al cliente• Beneficio de la empresa.A pesar de todos los problemas a solventar de tipo logístico y económico, el proceso de empleo de la poda como combustible biomasico es posible, dado que la mayor parte del que se obtiene en España es exportado generalmente a Inglaterra, y por tanto, además de los costes antes indicados,  aguanta también el coste del transporte en barco hasta aquel país. Los residuos del subsector industrialCuando se pasa del sector agrícola a los correspondientes subsectores industriales que procesan los frutos antes obtenidos, de nuevo van a aparecer una serie de residuosbiomásicos a tener en consideración. Una ojeada rápida a los subsectores anteriores pone de manifiesto que:a. Olivarero, en la obtención de aceites y según sea el procedimiento seguido para ello, dos o tres fases, se obtiene como “residuos”  orujos, alpechines y alperujo.b. Vid, en la elaboración del vino, se obtienen como residuos los orujos y las lías.c. En el subsector frutos secos, en principio, todas las cáscaras y cascarillas de los frutos.d. En el subsector frutos de mesa (cítricos, peras, manzanas etc.), y en concreto, cuando estos frutos se emplean para la elaboración de otros productos, generalmente mermeladas, la etapa de limpieza y pelado dejan un  residuo orgánico considerable rico en azucares y pectina.Para no hacer excesivamente largo el tema se van a analizar solo los dos subsectores más característicos españoles, el de la obtención de aceite de oliva y el de elaboración del vino.Subsector aceite de olivaActualmente el aceite de oliva se extrae por dos métodos diferentes conocidos como “dos fases” y “tres fases”.  En la figura 7 se esquematizan ambos métodos.Los residuos biológicos consecuencia del proceso de extracción se pueden definir como:RODRÍGUEZ JIMÉNEZ, Juan José (dir.): Hacia un uso sostenible de los recursos naturales. Sevilla: Universidad Internacional de Andalucía, 2008. ISBN: 978-84-7993-048-686• Alpechín (proceso en tres fases). Es un residuo líquido constituido por agua de vegetación, aceite, y a veces, agua de proceso.• Orujo (proceso en tres fases). Es un residuo casi sólido compuesto por la pulpa de la aceituna y el hueso, conteniendo del orden del 5º% de humedad.• Alperujo (proceso en dos fases). Es un producto semisólido resultante de separar el aceite virgen y compuesto de una mezcla de aceite, hueso, pulpa y agua. Más tarde, el orujo y alperujo son sometidos a extracción con disolventes para recuperar las ultimas fracciones de aceite quedando finalmente unos residuos, a veces engrasados y otras completamente desengrasados, que tienen un poder calorífico del orden del comentado con anterioridad para la poda, por tanto susceptibles de ser empleados como combustible y con condicionantes de logística y costos equivalentes a los descritos para el caso de la poda. En las figura 8 se exponen los datos del sector para Andalucía.FIGURA 7: DIAGRAMA BÁSICO PARA LA EXTRACCIÓN DE ACEITE.Aceite por extracción condisolventesACEITUNASrecepciónA presión2 faseslavadomoliendabatidoextracción3 fasesAceiteAlpechínOrujoAlperujoAceiteExtracciónde aceite enorujeraAceite por extracción físicaAceite por extracción condisolventesen continuoEn la actualidad, en Andalucía hay ya mas de 100 Mw. instalados que funcionan con orujos y orujillos del sector aceite de oliva.RODRÍGUEZ JIMÉNEZ, Juan José (dir.): Hacia un uso sostenible de los recursos naturales. Sevilla: Universidad Internacional de Andalucía, 2008. ISBN: 978-84-7993-048-687Subsector vitivinícolaActualmente  España tiene más de 1,1 millones de hectáreas destinadas al cultivo de la vid, de las cuales mas del 90 % del fruto se destina a vinificación. El proceso de elaboración del vino, representado en la figura 9, produce unos residuos que son:• Orujos, compuestos por los hollejos y las pepitas (semillas).• Raspón, que aparece generalmente mezclado con los orujos.• Lías, que son los lodos que quedan en las cubas después de la fermentación.RODRÍGUEZ JIMÉNEZ, Juan José (dir.): Hacia un uso sostenible de los recursos naturales. Sevilla: Universidad Internacional de Andalucía, 2008. ISBN: 978-84-7993-048-688                    FIGURA 8: DATOS DEL SECTOR OLIVARERO ANDALUZ Datos del sector Superficie cultivada, MM ha  1,4Relación a España %  62Relación superficie Andalucía% 16Rel. Superficie agrícola Andalucía % 32Rel. Superficie agrícola en Jaén % 85 Producción t/año Aceituna de mesa  260.000Aceituna de Almanzara  4.000.000Aceite de oliva  800.000Aceite de orujo  75.000  t/año tep/añoPoda OlivarLeña 382.880 164.900Ramón 905.000 390.400Hoja 453.000 202.000Hueso aceituna almanzaraHueso 6.800 2.700Orujo de aceitunaOrujillo 925.000 351.000Orujo desengrasado (40%h) 300.000 75.600Orujo graso húmedo 100.000 14.700Orujo desengrasado húmedo 290.000 42.600Hueso 50.000 20.000Total 1.265.000Análisis inmediato, % peso Poda Orujo Orujillo HuesoCarbono 14,67 7,31 22,13 21,98Volátiles 72,83 30,65 72,29 76,40Cenizas 1,55 6,75 4,58 1,62Humedad 10,95 55,29 12,69 13,12Análisis elemental, % peso Carbono 49,52 47,03 50,54 50,79Hidrógeno 5,90 5,64 5,86 5,95Nitrógeno 0,39 0,97 0,97 0,48Azufre <0,05 0,09 0,07 0,04Oxígeno 44,19 46,27 42,56 42,74Poder Calorífico kcal/kg PCS 4.600 4.500 4.500 4.800RODRÍGUEZ JIMÉNEZ, Juan José (dir.): Hacia un uso sostenible de los recursos naturales. Sevilla: Universidad Internacional de Andalucía, 2008. ISBN: 978-84-7993-048-689Estos residuos tienen una primera particularidad, su contenido en alcohol, superior generalmente al 5%, que es preciso retirar por destilación y que esta controlado legalmente y severamente por la administración.. El siguiente paso es la recuperación del acido tartárico contenido en ellos ya que es uno de los aditivos, antioxidantes  naturales, autorizados por las Administraciones. El tartrato cálcico corresponde al E-334 y el acido tartárico al E-354. Los orujos, después de extraerle el alcohol y el tartárico están estabilizados biológicamente por lo que en ocasiones son empleados como un compost de altísima calidad, realmente, su composición corresponde más a un abono orgánico que a un compost.FIGURA 9: ELABORACIÓN DEL VINO."Residuo"paravalorizaciónPrensaEstrujadodespalilladoFermentaciónTrasiegoCrianzaEmbotelladoUvaAgua de procesoMaceraciónfermentaciónVinoOrujo:HollejosPepitasLiasRaspónTinto Blanco700 litros 3,9 m340-60 kg120-140 kg20-50 kg1 tonelada180-250 kgRODRÍGUEZ JIMÉNEZ, Juan José (dir.): Hacia un uso sostenible de los recursos naturales. Sevilla: Universidad Internacional de Andalucía, 2008. ISBN: 978-84-7993-048-690De otra parte, los aceites contenidos en las semillas de la uva, las pepitas,  son ricos en Vitamina E y tienen una alta concentración de Ácido Linoleico (76%) y Ácido Linolénico, Ácidos Grasos Esenciales, también llamado Omega 6 y Omega 3. También en ocasiones se extrae de este residuo los taninos, como productos a emplear en el curtido de la piel, y el alguna ocasión se ha extraído también el transreveratrol, principio activo antitumoral. Finalmente, y después de todos estos procesos de extracción queda un último residuo, un orujo o harina de semillas que es un biocombustible con un poder calorífico inferior por encima de 4.300 kcal/kg.RODRÍGUEZ JIMÉNEZ, Juan José (dir.): Hacia un uso sostenible de los recursos naturales. Sevilla: Universidad Internacional de Andalucía, 2008. ISBN: 978-84-7993-048-6

Los residuos biomásicos: algunos ejemplos de aprovechamiento integral

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