ES2921451T3 - Procedimiento de transformación de una biomasa en por lo menos un biocarbón - Google Patents

Abstract

La invención se relaciona con un proceso para convertir una biomasa en al menos un biochar, que comprende los siguientes pasos: (a) se proporciona una biomasa de tierra y seca, dijo la biomasa que contiene al menos el 30% de una biomasa lignocelulósica, por masa en relación con la seca con la seca. masa del suelo y biomasa seca; (b) Esta biomasa se calienta gradualmente a una temperatura superior a 140ºC y inferior a 350ºC, en una corriente de gas sin oxígeno, bajo una presión de entre 1 y 40 bar; (c) La reacción debe tener lugar manteniendo la temperatura dentro del rango de 300-700ºC y la presión dentro del rango de 1-40 bar; (d) La biomasa resultante de (C) se enfría a una temperatura de como máximo 100ºC en una corriente de gas sin oxígeno; y (e) el biochar se recupera. La invención también se relaciona con el biochar así obtenido. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento de transformación de una biomasa en por lo menos un biocarbón

La presente invención se refiere a un procedimiento de transformación de una biomasa, en por lo menos un biocarbón.

Por biocarbón según la invención, se entiende un sólido rico en carbono, estable, procedente de un tratamiento térmico de una biomasa adaptado para numerosas aplicaciones industriales. Así, y de manera no limitativa, constituye un combustible de alto poder calorífico, que representa una nueva alternativa en el campo de las energías renovables. Constituye asimismo un agente fertilizante de uso agrícola para el acondicionamiento de suelos. Constituye también un producto destinado a la industria química, por ejemplo como catalizador. También es un excelente adsorbente y constituye un agente de purificación, de decoloración, de descontaminación y/o de desodorización, que se puede utilizar en numerosos campos industriales. Se puede conformar en cualquier presentación según su destino, tal como polvo, granos, etc.

El procedimiento de la invención se describe más específicamente con referencia a una biomasa lignocelulósica, pero por analogía, se puede aplicar a otras biomasas.

Se conocen ya unos procedimientos de transformación de biomasa lignocelulósica en combustibles que implican en particular una etapa de torrefacción. La torrefacción de una biomasa consiste en calentarla gradualmente a temperatura moderada, generalmente entre 190°C y 250°C, en una atmósfera desprovista de oxígeno, y eventualmente a presión. Este tratamiento provoca una eliminación casi completa del agua de la biomasa y una modificación parcial de su estructura molecular, que provoca un cambio de algunas de sus propiedades. En particular, este tratamiento térmico produce una despolimerización de la hemicelulosa, convirtiendo la biomasa torrefactada en prácticamente hidrófoba y friable, mejorando al mismo tiempo su poder calorífico.

Así, el documento EP2287278A2 describe un procedimiento de torrefacción de una biomasa lignocelulósica que comprende una etapa de secado de la biomasa para eliminar aproximadamente el 95% de su humedad, y después una etapa de torrefacción en un reactor llevado a una temperatura en teoría comprendida entre 100 y 1000°C, en la práctica entre 220 y 300°C, a una presión de entre 1 y 50 bar, preferentemente 5 a 20 bar, en una atmósfera exenta de oxígeno, y por último una etapa de enfriamiento de la biomasa torrefactada, previendo este procedimiento un sistema de reciclaje de los gases.

Se conoce también según el documento WO2013/003615A2, un dispositivo para torrefactar una biomasa rica en hemicelulosa como la madera, y un procedimiento de tratamiento de esta biomasa implementado en este dispositivo, que comprende una etapa de secado de la biomasa, una etapa de torrefacción realizada a una temperatura comprendida entre 200 y 250°C, a una presión de por lo menos 3 bar, en atmósfera inerte, y una etapa de enfriamiento. El dispositivo está constituido por un cuerpo vertical en el que está dispuesta una superposición de placas que constituyen unos compartimentos de tratamiento de la biomasa. Estos compartimentos están equipados con aberturas para dejar que fluya la biomasa en curso de tratamiento o tratada, y los gases de tratamiento o producidos pueden ser evacuados por unas tuberías para ser reciclados.

Según el artículo J. Wannapeera y N. Worasuwannarak, Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 96 (2012) 173­ 180, los autores estudiaron, a escala de laboratorio, es decir, en algunos gramos, la influencia de la presión en un procedimiento de transformación por torrefacción de una biomasa a base de Leucaena leucocephala, un árbol tropical. Este procedimiento comprende las etapas siguientes:

- la biomasa se despedaza y después se tritura en partículas de un tamaño <75 pm;

- las partículas se secan a continuación en un horno al vacío a 70°C durante 24h;

- las partículas se colocan en un reactor bajo atmósfera inerte, que se introduce entonces y se mantiene en un horno a una temperatura comprendida entre 200 y 250°C y una presión comprendida entre 1 y 40 bar, durante 30 min;

- al cabo de estos 30 min, el reactor se sumerge en agua para detener la reacción;

- el producto procedente de esta carbonización se seca en un horno durante 2 a 3h y después se analiza. Los valores de poder calorífico superior (PCS) más elevados se obtienen para un sólido procedente de una torrefacción a una temperatura del orden de 250°C y una presión de 40 bar. Estos trabajos han demostrado el efecto favorable de la presión sobre las reacciones de torrefacción en estas condiciones.

Los tratamientos de torrefacción a presión conocidos, tales como los descritos anteriormente, producen unos sólidos que tienen un poder calorífico inferior (PCI) elevado, generalmente del orden de entre 19 y 23 MJ/kg. El PCI de un sólido obtenido según el procedimiento descrito en el documento EP2287278A2 es efectivamente de este orden. Los autores declaran que su procedimiento de torrefacción provocaría una reducción de la masa del 30% con una pérdida del 10% de la energía global, lo que significa que la energía del sólido obtenido, correspondiente al 90% de la energía de la biomasa secada de partida, se concentra en el 70% de la masa de la biomasa secada de partida, lo cual conduce a una concentración del PCI por unidad de masa de 0,9/0,7, es decir de 1,28. Siendo la tasa anunciada de secado de la biomasa del 5%, equivalente a la de un granulado de madera comercial cuyo PCI es del orden de entre 15 y 18MJ/kg, el PCI del sólido obtenido según el documento EP2287278A2 es del orden de entre 19 y 23 MJ/kg. Estos valores son de hecho los anunciados por muchos desarrolladores en este campo.

Sin embargo, sigue creciendo la necesidad de desarrollar unos procedimientos más eficientes, menos consumidores de energía, cuyas inversiones sean menos costosas, más fáciles de controlar y que permitan obtener un combustible de mejor calidad.

Los autores de la presente invención han descubierto que la puesta en práctica de una torrefacción en unas condiciones específicas permitía iniciar un fenómeno exotérmico espontáneo, que produce un sólido combustible cuyo PCI es muy elevado, muy superior al de los combustibles que resultan de los procedimientos de transformación discutidos anteriormente. Por otro lado, este sólido combustible tiene un contenido en carbono muy elevado, generalmente superior al 80% en masa y un contenido en oxígeno reducido, del orden del 10% en masa o menos. Los autores constataron también que este fenómeno se manifestaba con numerosos tipos de biomasa.

Se impide este fenómeno exotérmico en los procedimientos conocidos ya que se considera como un factor desfavorable para el balance energético. Los autores de la invención han demostrado precisamente que es el desarrollo de este fenómeno lo que permite producir un biocarbón más rico en carbono y, por lo tanto más calorífico.

Dos condiciones son esenciales para que este fenómeno se manifieste. Residen en un control preciso de la granulometría de la biomasa implicada y en el secado de esta última antes de la etapa de torrefacción, que debe ser completo. Por lo tanto, la etapa de secado previo debe eliminar la humedad total de la biomasa, para alcanzar una tasa de humedad cercana a 0. Cuanto más se acerque al estado anhidro de la biomasa tratada, más efectivo será el procedimiento.

Así, la invención se refiere a un procedimiento de transformación de una biomasa en por lo menos un biocarbón, que comprende las etapas siguientes:

(a) disponer de una biomasa triturada y secada, conteniendo dicha biomasa por lo menos el 30% de una biomasa lignocelulósica, en masa con respecto a la masa seca de dicha biomasa triturada y secada, presentándose dicha biomasa en forma de partículas de dimensiones homogéneas y teniendo una tasa de humedad cercana a 0;

(b) calentar progresivamente esta biomasa a una temperatura superior a 140°C e inferior a 350°C, en un flujo gaseoso inerte desprovisto de oxígeno, a una presión comprendida entre 1 y 40 bar;

(c) dejar que la reacción se desarrolle manteniendo la temperatura en el intervalo comprendida entre 300 y 700°C y la presión en el intervalo comprendido entre1 y 40 bar,

(d) enfriar a una temperatura de como máximo 100°C la biomasa procedente de (d), en un flujo gaseoso inerte desprovisto de oxígeno, y

(e) recuperar el biocarbón.

Este procedimiento permite obtener un sólido que presenta unas características que lo convierten en particular en un combustible de altas prestaciones, cuya concentración en carbono es superior al 85% en masa y cuyo PCI está comprendido entre 25 y 35 MJ/kg, a partir de una madera cuya concentración en carbono es del orden del 45% en masa, cuya concentración en oxígeno es del orden del 45% en masa y cuyo PCI es del orden de 17 MJ/kg. Este procedimiento conduce también a una reducción muy fuerte del contenido en oxígeno, que alcanza unos valores del orden del 10% en masa, que provoca una reducción equivalente de la masa global del producto combustible.

Por transformación de una biomasa en por lo menos un biocarbón, se entiende según la invención, que se coproducen uno o más gases combustibles. Pueden ser inyectados en la etapa (b) del procedimiento, y ser utilizados también para alimentar cualquier otra instalación térmica o química.

La etapa (b) del procedimiento lleva el material a una temperatura por lo menos superior a la temperatura de ebullición del agua a la presión de trabajo, siendo por lo tanto la tasa de humedad del material tratado en las etapas posteriores prácticamente nulo, preferentemente nulo.

Antes de exponer con mayor detalle la invención, se definen a continuación algunos términos empleados en el texto y se proporcionan a continuación los procedimientos de análisis de los diversos parámetros medidos.

Por biomasa lignocelulósica según la invención, se entienden unas materias orgánicas de origen esencialmente vegetal que comprenden por lo menos un constituyente seleccionado de entre la hemicelulosa, la celulosa, la lignina, hidratos de carbono y oligosacáridos. A título de ejemplo, una biomasa según la invención se selecciona o procede de los productos y subproductos de las actividades forestales, agrícolas y agroalimentarias.

Las temperaturas indicadas, salvo estipulación contraria, son las temperaturas del núcleo de la biomasa tratada.

La tasa de humedad de la biomasa representa su contenido en agua; se expresa en porcentaje en masa de agua con respecto a la masa de la biomasa bruta. Varios procedimientos permiten medirla, la considerada por los autores de la presente invención es el procedimiento de Karl-Fisher, bien conocido por el experto en la materia. Una muestra de biomasa triturada se mantiene durante 24 horas en metanol deshidratado bajo agitación, y después se determina la tasa de humedad con la ayuda del aparato de valoración volumétrica Metrohm 870KF Trinito plus.

En el marco de este procedimiento, unas características esenciales de un biocarbón, por ejemplo cuando se utiliza como producto combustible, son su tasa de humedad, su poder calorífico inferior (PCI), su tasa de cenizas y su composición elemental (análisis final).

Su tasa de humedad se mide con la ayuda del procedimiento descrito anteriormente.

El poder calorífico de un combustible representa la cantidad de energía contenida en una unidad de masa de combustible. Se distingue entre poder calorífico inferior (PCI) y el poder calorífico superior (PCS). Cumplen con las definiciones y se miden de acuerdo con la norma ISO 1928.

El PCS se mide en un calorímetro de combustión IKA C 5000.

El PCI se calcula a continuación a partir de una composición elemental de la biomasa. Se realiza un análisis elemental de esta biomasa en un aparato FISONS EA 1108.

La tasa de cenizas del combustible se obtiene por incineración de la muestra triturada. El calentamiento se realiza por etapas hasta 815°C y se mantiene a esta temperatura hasta la obtención de cenizas, que se pesan a continuación. La tasa de cenizas se expresa en porcentaje en masa con respecto a la masa de la muestra.

Como se ha mencionado anteriormente, los autores han observado que el estado físico de la biomasa sometida a la etapa de calentamiento (b) es importante para alcanzar las prestaciones del procedimiento de la invención. Constataron además que era preferible alimentar el procedimiento con un material que presenta una dispersión granulométrica baja. Por lo tanto, la biomasa debe ser triturada previamente y ventajosamente se presenta en forma de partículas de diversas formas, pero de dimensiones homogéneas. Así, las partículas procedentes de esta trituración pueden presentarse en forma de granos, de virutas, de bastones, de agujas y/o cualquier otro aspecto. Cualesquiera que sean sus formas, es importante que las dimensiones de las partículas sean sustancialmente homogéneas. Por partículas de dimensiones homogéneas, se entiende que por lo menos el 50%, preferentemente por lo menos el 60%, mejor aún por lo menos el 70% y más, de las partículas, en peso con respecto a la masa secada, está constituido por partículas cuya dimensión más pequeña es de por lo menos 0,5 mm. Esta dimensión más pequeña corresponde al grosor. Preferentemente, la dimensión más grande de dichas partículas, cuya dimensión más pequeña es de por lo menos 0,5 mm, es de como máximo 40 mm. A título de ilustración, las partículas pueden adoptar la forma de granos cuyas dimensiones varían entre 0,5 y 5 mm, de virutas o de agujas de entre 0,5 y 3 mm de grosor y de como máximo 40 mm de longitud, mejor aún de entre 10 y 25 mm de longitud. Es preferible que las partículas sean tan homogéneas como sea posible, en términos de dimensiones como se ha mencionado anteriormente, pero también de forma. Así, se optará por una trituración que produce un material que se presenta mayoritariamente en forma de granos y, preferentemente, del cual por lo menos el 50% de la masa con respecto a la masa de biomasa seca tiene un tamaño comprendido entre 0,5 y 4 mm. En otra variante, se considerará una trituración que produce un material que se presenta mayoritariamente en forma de virutas y/o de agujas y, preferentemente, del cual por lo menos el 50% en masa con respecto a la masa de la biomasa seca tiene un grosor de por lo menos 0,5 mm. y una longitud de como máximo 40 mm; ventajosamente, el material en forma de virutas y/o de agujas del cual por lo menos el 50% tiene un grosor comprendido entre 0,5 y 3 mm y/o una longitud comprendida entre 10 y 25 mm.

Una proporción demasiado elevada de partículas finas provoca una gran producción de alquitranes que podría ser perjudicial para la eficacia del procedimiento. Una proporción demasiado elevada de partículas grandes debilita el rendimiento del procedimiento en el sentido de que estas partículas no podrán convertirse eficazmente en biocarbón.

El procedimiento de la invención responde ventajosamente a las características descritas a continuación, consideradas solas o en combinación. Contribuyen a un aumento de la eficacia del procedimiento.

La etapa (b) se puede realizar en dos etapas, una etapa (b1) según la cual la biomasa se precalienta a una temperatura de por lo menos 120°C, preferentemente de por lo menos 130°C y mejor aún de por lo menos 140°C, y una etapa (b2) según la cual la biomasa precalentada en la etapa (b1) se calienta a una temperatura de por lo menos 220°C, preferentemente 230°C, incluso por lo menos 240°C.

En la etapa (b1), preferentemente, la temperatura se regula entre 180 y 220°C y/o la presión se regula entre 3 y 14 bar.

En la etapa (b2), preferentemente, la temperatura se regula entre 240 y 300°C y/o la presión se regula entre 3 y 14 bar.

Las etapas (b1) y (b2) pueden solaparse parcialmente.

Al final de la etapa (b), el sólido se encuentra en las condiciones de desencadenamiento de una reacción de carbonización espontánea. En la etapa (c), se controla la temperatura para que se mantenga entre 300 y 700°C, preferentemente, se mantiene entre 350 y 500°C, mejor aún entre 350 y 400°C.

El procedimiento de la invención se puede llevar a cabo por lotes o en continuo. Por lotes, las etapas (b) y (c) se realizan en el mismo recinto. Preferentemente, el procedimiento se implementa en continuo, siendo las etapas (b) o (b1) y (b2), (c) y (d) efectuadas en por lo menos dos compartimentos diferentes. Según una variante del procedimiento de la invención, las etapas (b) o (b1) y (b2), (c) y (d) se realizan en unos compartimentos diferentes, respectivamente, un primero, y eventualmente un segundo, un tercer y un cuarto compartimentos. Esta variante es a priori más eficiente y económica, en particular permite recuperar el calor de los gases producidos en las etapas (b) y (c), y eventualmente reciclarlos, aguas arriba del procedimiento. Permite además un funcionamiento más regular de las instalaciones donde se implementa el procedimiento con una regulación más constante. Alternativamente, las etapas (b) y (c) se pueden efectuar en un mismo compartimento. Asimismo, la etapa (b) se puede realizar en el interior de una caldera de una unidad de generación eléctrica y/o térmica.

Los diferentes compartimentos están equipados ventajosamente con los medios siguientes:

el primer compartimento, para la implementación de la etapa (b1), está equipado con unos medios de precalentamiento por convección y/o por lecho fluidizado y con unos medios de control de la temperatura; preferentemente, la transferencia de calor se efectúa por convección.

El segundo compartimento, para la implementación de la etapa (b2), está equipado con unos medios de calentamiento por convección, conducción y/o radiación y con unos medios de control de la temperatura; preferentemente, la transferencia de calor se efectúa por radiación.

El tercer compartimento, para la implementación de la etapa (c), está equipado con unos medios de control de la temperatura y de la presión. En particular, todos los medios de control de la temperatura útiles se pueden elegir para equilibrar la cantidad de calor producido por las reacciones con la carga térmica.

El cuarto compartimento, para la implementación de la etapa (d), está equipado con unos medios de enfriamiento por convección y/o conducción.

Como se ha indicado anteriormente, en una implementación en continuo del procedimiento, los gases se reciclan; así, se recupera el calor emitido por el fenómeno exotérmico en la etapa (c) en el tercer compartimento y se recicla en uno y/u otro de los primer y segundo compartimentos y/o para secar la biomasa necesaria en la etapa (a). También es posible organizar una circulación, a contracorriente del material, de los gases generados por las etapas (b2) y (c).

En dicha variante, el procedimiento se puede implementar en ausencia de cualquier aportación de gas inerte exterior. Se puede prever así que sea totalmente autónomo en términos de energía, desde las etapas aguas arriba, incluido el tratamiento de la biomasa fresca, hasta las etapas aguas abajo, incluido el conformado del sólido combustible y en este caso, se instalará preferentemente una unidad de cogeneración.

En el procedimiento de la invención, en la etapa d), el tiempo de tratamiento varía del orden de 50 segundos a 3 minutos. Los tiempos cortos de reacción son por lo tanto otra ventaja del procedimiento de la invención.

El procedimiento de la invención se aplica a la transformación de cualquier biomasa. Preferentemente, la biomasa es lignocelulósica. Está destinado en particular a la conversión de cualquier biomasa lignocelulósica procedente de los productos y subproductos de las actividades forestal, agrícola y agroalimentaria.

La invención se refiere también al biocarbón susceptible de ser obtenido mediante el procedimiento definido anteriormente, teniendo dicho biocarbón un contenido en carbono superior al 80% en masa y un contenido en oxígeno en un contenido inferior o igual al 10% en masa.

En particular, presenta un poder calorífico inferior (PCI) de por lo menos 25 MJ/kg, preferentemente de por lo menos 30 MJ/kg, que puede alcanzar 35 MJ/kg y constituye por ello un combustible muy calorífico.

La invención se ilustra a continuación mediante unos ejemplos de tratamiento de biomasas de orígenes diversos, mediante un procedimiento de transformación por lotes.

Previamente a la etapa c), es decir a la entrada del reactor, todos los ejemplos se realizan en las condiciones siguientes.

Se cargan entre 10 y 15 kg de biomasa, triturada y secada, en un tubo de acero inoxidable de tipo AISI 310S, de 200 mm de diámetro y de 1800 mm de altura. Se llena el tubo con nitrógeno y se controla su inertización (ausencia total de oxígeno). A continuación, se hace pasar una corriente gaseosa de nitrógeno precalentado a una temperatura de aproximadamente 200°C para secar totalmente los materiales, lo cual se verifica por un lado por una medición de temperatura en el seno del material, que debe ser superior en cualquier caso a la temperatura de ebullición del agua, y por otro lado por una medición de la composición del gas. El tiempo de secado varía entre 1h y 1h30, permite alcanzar una tasa de humedad de 0.

Finalmente, se pone el reactor a presión con nitrógeno y se inicia el calentamiento progresivo de las paredes del reactor, lo cual inicia la transformación reactiva.

Ejemplo 1: procedimiento de transformación de virutas y de serrín de resinosas según la invención -Presión 40 bar

Se someten al protocolo de preparación anterior unas virutas procedentes de una fábrica de madera, de las cuales por lo menos entre el 70 y el 80% están en forma de agujas de 1 mm de grosor y de 20 mm de longitud, y serrín fino de resinosas de granulometría de entre 0,2 y 0,5 mm.

Las resistencias del reactor se llevan a continuación progresivamente a una temperatura de 250°C, y después a 270°C. A partir de 160°C, se observa una ligera exotermicidad global, y después el fenómeno exotérmico aumenta bruscamente a partir de 270°C, provocando una elevación espontánea de la temperatura hasta 700°C.

El producto se enfría a continuación a una temperatura inferior a 100°C; son necesarios aproximadamente 30 minutos.

El producto procedente de esta transformación se parece a una espuma de carbono muy porosa y muy friable. Estas características son las siguientes:

el PCI medio obtenido es de 32,5 MJ/kg, alcanzando localmente 35 MJ/kg. La variación del PCI que se puede observar resulta de la implementación por lotes del procedimiento.

El rendimiento energético global obtenido es del 84,8%, del cual el 20% en el flujo gaseoso y el 80% en el flujo sólido. El rendimiento en masa obtenido sobre masa anhidra es del 46,2%.

Ejemplo 2: procedimiento de transformación de virutas y de serrín de resinosas según la invención -Presión 10 bar

Se someten al protocolo de preparación anterior unas virutas procedentes de una fábrica de madera, de las cuales por lo menos entre el 70 y el 80% tienen forma de agujas de 1 mm de grosor y de 20 mm de longitud, y serrín fino de resinosas de granulometría de 0,2 a 0,5 mm.

Las resistencias del reactor se llevan a continuación progresivamente a una temperatura de 250°C, y después a 270°C. A partir de 160°C, se observa una ligera exotermicidad global, y después el fenómeno exotérmico aumenta bruscamente a partir de 270°C provocando una elevación de la temperatura hasta 400°C.

El producto se enfría a continuación a una temperatura inferior a 100°C; son necesarios aproximadamente 30 minutos.

Las características del producto combustible así obtenidas son las siguientes:

el PCI medio obtenido es de 32,5 MJ/kg, alcanzando localmente 34,7 MJ/kg.

El rendimiento energético global obtenido es del 86,5% y el rendimiento en masa obtenido sobre masa anhidra es del 51,6%.

Ejemplo 3: procedimiento de transformación de serrín de madera dura - Presión 5 bar

Se somete al protocolo de preparación anterior serrín de madera dura, es decir una mezcla de haya y roble 80/20, procedente de una fábrica de escaleras y de puertas, de una granulometría de entre 0,1 y 0,8 mm.

Las resistencias del reactor se llevan a continuación progresivamente a una temperatura de 250°C, y después a 280°C. A partir de 280°C se observa una reacción exotérmica espontánea muy marcada. La reacción lleva la temperatura a 510°C.

A continuación, el producto se enfría a una temperatura inferior a 100°C; son necesarios aproximadamente 30 minutos.

Las características del producto combustible así obtenidas son las siguientes:

el PCI medio obtenido es de 33,1 MJ/kg, alcanzando localmente 33,7 MJ/kg.

Se obtiene mediante esta transformación un rendimiento energético global del 77,0%, y un rendimiento en masa sobre masa anhidra del 43,3%.

Los autores constataron una fuerte producción de alquitranes inducida por una presencia significativa de materia de granulometría fina.

Ejemplo 4: procedimiento de transformación de materiales frescos "sin seleccionar" - Presión 10 bar Una biomasa fresca, constituida esencialmente por abedul recién cortado y despedazado con hojas, ramitas y corteza, se seca al aire libre, y después se tritura y se seca. Su grosor medio es del orden de 15 mm, para una longitud de 25 mm. Se somete al protocolo de preparación anterior.

Las resistencias del reactor se llevan a continuación progresivamente a una temperatura de 250°C, y después a 270°C. El fenómeno exotérmico aumenta bruscamente a partir de 270°C, provocando una elevación de la temperatura hasta 500°C.

A continuación, el producto se enfría a una temperatura inferior a 100°C; son necesarios aproximadamente 30 minutos.

Las características del producto combustible así obtenidas son las siguientes:

el PCI medio obtenido es de 30,5 MJ/kg, alcanzando localmente 31,1 MJ/kg.

Se obtiene mediante esta transformación un rendimiento energético global del 65,3%, y un rendimiento en masa sobre masa anhidra del 42,1%.

En conclusión, mientras que el conjunto de las tecnologías de torrefacción, tales como la que constituye el objeto del documento EP 287278A2, anuncia los resultados obtenidos siguientes para una madera con el 95% de materia seca y un PCI de 17MJ/K: una reducción de masa del 30%, un PCI obtenido de 21 MJ/K y un factor de concentración de energía por unidad de masa global de 1,28, el procedimiento de la invención muestra una reducción de masa del 55%, un PCI obtenido de por lo menos 30 MJ/K, lo cual proporciona una concentración de la energía por unidad de masa global de 1,76.

Claims (21)

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento de transformación de una biomasa en por lo menos un biocarbón, que comprende las etapas siguientes:

(a) disponer de una biomasa triturada y secada, conteniendo dicha biomasa por lo menos el 30% de una biomasa lignocelulósica, en masa con respecto a la masa seca de la biomasa triturada y secada, presentándose dicha biomasa en forma de partículas de dimensiones homogéneas y teniendo una tasa de humedad cercana a 0;

(b) calentar progresivamente esta biomasa a una temperatura superior a 140°C e inferior a 350°C, en un flujo gaseoso desprovisto de oxígeno, a una presión comprendida entre 1 y 40 bar;

(c) dejar que se desarrolle la reacción manteniendo la temperatura en el intervalo de entre 300 y 700°C y la presión en el intervalo de entre 1 y 40 bar,

(d) enfriar la biomasa procedente de (c) a una temperatura de como máximo 100°C, en un flujo gaseoso desprovisto de oxígeno, y

(e) recuperar el biocarbón.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que se obtiene un gas combustible como coproducto.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que la biomasa triturada está en forma de partículas de las cuales por lo menos el 50% en peso con respecto a la masa secada está constituido por partículas cuya dimensión más pequeña es de por lo menos 0,5 mm.

4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado por que la biomasa triturada está en forma de partículas de las cuales por lo menos el 50% en peso con respecto a la masa secada está constituido por partículas cuya dimensión más pequeña es de por lo menos 0,5 mm y cuya dimensión más grande es de como máximo 40 mm.

5. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que la etapa (b) se realiza en dos subetapas, una etapa (b1) según la cual la biomasa se precalienta a una temperatura superior a 120°C y una etapa (b2) según la cual la biomasa precalentada en la etapa (b1) se calienta a una temperatura superior a 220°C.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado por que la etapa (b1) se realiza a una temperatura regulada entre 180 y 220°C.

7. Procedimiento según la reivindicación 5 o 6, caracterizado por que la etapa (b2) se realiza a una temperatura regulada entre 240 y 300°C.

8. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la etapa (b) se realiza a una presión que varía entre 3 y 14 bar.

9. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que en la etapa (c), la temperatura se mantiene entre 350 y 500°C.

10. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las etapas (b) o (b1) y (b2), (c) y (d) se efectúan en por lo menos dos compartimentos diferentes y el procedimiento es continuo.

11. Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado por que la etapa (b1) se efectúa en un primer compartimento, estando dicho primer compartimento equipado con unos medios de precalentamiento por convección y/o por lecho fluidizado.

12. Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado por que la etapa (b2) se efectúa en un segundo compartimento, estando dicho segundo compartimento equipado con unos medios de calentamiento por radiación.

13. Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado por que la etapa (c) se efectúa en un tercer compartimento, estando dicho compartimento equipado con unos medios de control de la temperatura y de la presión.

14. Procedimiento según la reivindicación 13, caracterizado por que la etapa (d) se efectúa en un cuarto compartimento, estando dicho compartimento equipado con unos medios de enfriamiento por convección y/o por conducción.

15. Procedimiento según la reivindicación 13 o 14, caracterizado por que el calor emitido por la reacción en la etapa (c) en el tercer compartimento se recupera y se recicla en uno y/u otro de los primer y segundo compartimentos y/o para secar la biomasa necesaria en la etapa (a).

16. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los gases generados en las etapas (b) y (c) son puestos de nuevo en circulación aguas arriba del procedimiento, a contracorriente del material.

17. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la biomasa es una biomasa lignocelulósica que comprende por lo menos un constituyente seleccionado de entre la hemicelulosa, la celulosa, la lignina, hidratos de carbono y oligosacáridos.

18. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la etapa (b) se realiza en el interior de una caldera de una unidad de generación eléctrica y/o térmica.

19. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se puede implementar en ausencia de cualquier aportación de gas inerte exterior.

20. Biocarbón susceptible de ser obtenido mediante el procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19, teniendo dicho biocarbón un contenido en carbono superior al 80% en masa y un contenido en oxígeno en un contenido inferior o igual al 10% en masa.

21. Biocarbón según la reivindicación 20, caracterizado por que presenta un poder calorífico inferior (PCI) de por lo menos 30 MJ/kg.