Tanto la forma como el tiempo de almacenamiento causan variaciones en la humedad del combustible y, en consecuencia, en la cantidad de energía (poder calorífico) almacenada.

Diversas investigaciones muestran cómo varían las propiedades de la biomasa en diferentes configuraciones de almacenamiento: con o sin cubierta, con o sin piso, etc.

Aquí destaco una variable que las industrias que generan energía con biomasa pueden controlar bien: el tiempo en patio.

Tiempo en patio: secado natural y degradación

Hoy son rarísimas las negociaciones de astillas, leña, bagazo de caña o residuos agrícolas en las que la humedad deseada no se defina de antemano. Se compra el combustible con una cantidad de agua conocida y se almacena. Sin embargo, no hay forma de mantener esa humedad indefinidamente: va a cambiar.

En los primeros meses de almacenamiento, sobre todo en el caso de las astillas, que tienen una gran superficie de intercambio, se produce un secado natural. En general, el agua libre se elimina con facilidad y se alcanza el punto de saturación de las fibras (PSF). A partir de ahí, el secado es cada vez más lento y, con suerte, el material se seca hasta alcanzar la humedad de equilibrio de la madera en la región donde se encuentra. Digo “con suerte” porque es muy probable que el ataque de agentes biodegradadores ocurra antes. Para hongos y bacterias, sobre todo, el PSF parece ser el momento perfecto para ese ataque.

Si existe un momento ideal para consumir la biomasa, con el mayor aprovechamiento de las kcal/kg almacenadas en el patio, puede identificarse midiendo la humedad de forma rápida, económica y continua: ¿en qué momento el secado se detiene y da paso a la degradación? ¿En el PSF (alrededor del 28% al 30% en base seca, o del 22% al 23% en base húmeda)? ¿En otro punto?

Transporte

• En Brasil, los fletes de biomasa suelen pagarse por metro cúbico transportado por kilómetro.
• Salvo los pellets y briquetas, la biomasa se transporta y comercializa casi siempre con una humedad de entre el 30% y el 50% en base húmeda, es decir, por encima del PSF.
• Por encima del PSF, la madera no cambia de volumen al ganar o perder agua.

El transporte de una carga de 100 m³ de astillas al 30% de humedad se paga igual que una carga de 100 m³ de astillas al 50% de humedad. Ambas ocupan el mismo volumen, pero la diferencia puede ser de toneladas de agua que encarecen la logística sin necesidad.

Poder calorífico y comercio

Ya había planteado en este artículo (en portugués) una metáfora para ilustrar cómo la humedad controla el comercio de la biomasa. Aquí solo hago algunos recordatorios:

• En muchas regiones de Brasil, la biomasa se compra por masa. Por lo tanto, un combustible húmedo es un material más caro.
• El agua comprada junto con el combustible debe evaporarse antes de que la combustión y la generación de energía comiencen realmente.
• El impacto de la falta de control de la humedad en la generación de energía no es lineal: crece en cada etapa, del transporte a la combustión. Vea un ejemplo abajo.

La imagen muestra la simulación* del impacto energético en la siguiente situación: se contrató una carga de 40 toneladas de astillas de eucalipto (PCS de 4.525 kcal/kg) al 40% de humedad (ESTÁNDAR) y se entregaron 40 toneladas de astillas al 50% (REAL).

*Pantalla de cálculo de descuento y bonificación del precio de la biomasa según la humedad, en el software Umidata (Marrari, Brasil).

La situación contratada (ESTÁNDAR) correspondería a 24 toneladas de material seco y 16 toneladas de agua, con unos 91 Gcal de energía útil (ya descontada la energía necesaria para evaporar el agua).

La situación REAL corresponde a solo 20 toneladas de material seco y 20 toneladas de agua, con unos 72 Gcal.

La diferencia no es de solo 10 puntos de humedad (del 40% al 50%): es de 91 a 72 Gcal, o un 21% menos de energía adquirida.

Otras variables

Sin duda hay muchas otras variables importantes que pueden controlarse para garantizar la calidad de la biomasa: densidad, granulometría, contenido de cenizas, composición química… Este texto insiste en la humedad porque está relacionada en gran medida con todas las demás y, al monitorearla, las otras también suelen ser más fáciles de seguir y controlar.

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Autora: Elisa Pizzaia Goltz, ingeniera industrial maderera (UFPR, 2014), magíster en Ingeniería Forestal (UFPR, 2018), gerente de calidad y técnica del laboratorio Umilab de Marrari Automação

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