13 de Junio de 2018
Artículo de divulgación

Cosecha Mecánica de Biomasa para Producción de Energía

Los combustibles fósiles son un recurso cada vez más escaso en el mundo y con una oferta en descenso. Esto lleva a la industria y a los poblados de países desarrollados a buscar nuevas opciones de generación de energía a partir de tejidos orgánicos, lo que se conoce como “bioenergía”. A los tejidos vegetales o “biomasa” que se utiliza como materia prima para la generación de bioenergía, se los puede clasificar en dos grandes grupos: biomasa primaria: formada por cultivos de especies vegetales destinados específicamente a la producción de biomasa para uso energético, por ejemplo especies como el sorgo o el maíz, entre otras y leñosas, como el eucalipto. El segundo grupo es la biomasa residual o secundaria, donde entra todo el residuo de la producción agrícola o forestal, como por ejemplo el remanente de la cosecha de la caña de azúcar o cultivos, el maíz o el trigo. En el presente trabajo se verán algunos ejemplos de cosecha de biomasa para bioenergía que están trabajando en el NOA y algunos ejemplos de origen internacional que están en su etapa de adaptación.

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Cosecha de biomasa primaria

En la provincia de Salta tenemos un ejemplo en funcionamiento de este tipo de cosecha de biomasa primaria, en el ingenio azucarero más grande de la provincia. Se trata de una planta de generación de energía para la industria azucarera, donde la caldera del ingenio puede trabajar con el bagazo de caña (excedente leñoso en la industria azucarera) y con chips de madera (biomasa primaria).

La cosecha de la biomasa primaria de eucalipto consiste en la tala de los árboles cultivados especialmente y su transporte hasta la terminal, donde esta biomasa es chipeada (Figura 1), previo a su utilización para la generación de bioenergía. Esto resulta en un alto grado de utilización de la maquinaria y en bajos costos de chipeo. La baja densidad del material transportado desde el campo, hace de este sistema su punto más débil, por lo que este tipo de planteo se recomienda más para cortas distancias y para plantas de gran demanda de biomasa, como la mencionada en Salta, ya que los costos de inversión son muy altos.

Figura 1. Chipeado de madera para su utilización como biomasa primaria.

Otro ejemplo de la cosecha de biomasa primaria con destino energético, se encuentra en Alemania, específicamente en el poblado de Jühnde, poblado que desde el año 2005 se abastece en su totalidad de energía a partir de biomasa primaria. La energía es generada a partir de la combustión de gas metano para generar electricidad, el cual proviene de grandes biodigestores que utilizan como sustrato, silos planta entera de maíz y centeno. Las maquinas picadoras de forraje para la conformación de dichos silos, deben estar mejor calibradas aun que para la conformación de silos con destino de alimento animal, en cuanto a calidad de picado y tamaño promedio de partículas (Figura 2).

Figura 2. Las maquinas que trabajan en Europa formando silos planta entera para alimentar biodigestores, tienen muy ajustada su calidad de picado.

En la actualidad en la argentina hay proyecto de bioenergía a partir de biodigestores alimentados con silo de planta entera de maíz y sorgo en las provincias de San Luis y Córdoba.

Cosecha de biomasa residual o secundaria

Residuo de cosecha de caña de azúcar

La caña de azúcar es uno de los cultivos con mayor capacidad de convertir la energía solar en biomasa. La biomasa aprovechable energéticamente son el bagazo (ejemplo mencionado en la provincia de Salta) y el residuo agrícola de cosecha (RAC), del cual hay un ejemplo concreto en la provincia de Tucumán en su industria azucarera.  Si se toma en cuenta solo el bagazo y el RAC, hay disponible alrededor de una tonelada de petróleo por cada tonelada de azúcar que puede producirse.

Para un valor calórico de 17.476 MJ/Kg de materia seca, con un contenido de materia seca del 30% y un rendimiento de 100 toneladas de caña integral por hectárea, la producción energética de la caña es 20 veces mayor que la energía que se utiliza para producirla, cosecharla y trasladarla hasta el ingenio.

Además de utilizarlo como un insumo para la generación de energía, el RAC puede ser utilizado como ingrediente para la dieta de algunas categorías animales bajo consumo controlado.

Luego de efectuada la cosecha mecánica de la caña queda en superficie aproximadamente entre 15 y 35 toneladas/ha de (RAC), que normalmente son incorporados al suelo o destruidos mediante la quema, con consecuencias negativas para el ecosistema rural y urbano (está prohibido por ley). La tercera opción es retirar el RAC de la superficie del lote mediante métodos mecánicos de cosecha, de los cuales el más eficiente es la henificación en formato de megafardo.

Luego de que se efectúa la cosecha mecanizada, el RAC queda esparcido en el campo hasta que su humedad disminuya a valores inferiores al 20%, momento en el cual se puede efectuar la henificación. La primera etapa es trabajar con el rastrillo para lograr gavillas de RAC con un volumen de 6 a 8 kg/metro lineal (Figura 3).      

 

Figura 3. Rastrillo de 4 estrellas trabajando sobre RAC de caña de azúcar previo a la recolección del mismo por parte de la megaenfardadora.

Se debe tener en cuenta que si se conforma las gavillas con el rastrillo sobre el bordo, deberemos darle a los recolectores de las mega o roto enfardadoras un despeje mínimo de 10 cm del suelo, debido a la presencia del tocón de la caña sobre el bordo (Figura 4).

Experiencias realizadas por INTA, demostraron que la utilización de mega enfardadoras en comparación con rotoenfandadoras y enfardadoras tradicionales, es más eficiente debido a la ausencia de detenciones para atado y expulsión. La experiencia realizada por INTA en la provincia de Tucumán, certifico que transitando a 4,5 km/h, y trabajando con una presión de 140 bares, una megaenfardadora puede procesar 19,09 tn de MS por hora. Esta combinación de velocidad y presión de trabajo, fue la combinación más eficiente encontrada por INTA, ya que a 140 bares de presión, demandó un 7% menos en litros/toneladas de combustible, que cuando trabajó a 110 bares y un 11% menos que cuando trabajó a 170 bares de presión.

   

Figura 4. Megaenfardadora trabajando en RAC de caña de azúcar. Derecha: despeje del acarreador para evitar los tocones de la caña.

Residuo de cosecha maíz

Si le damos un vistazo al futuro cercano, podemos citar el ejemplo de la universidad de Iowa. Está universidad de los EE.UU., trabajando desde hace unos años junto a empresas de genética y maquinaria agrícola en la producción de etanol de segunda generación a partir de megafardos de chala de maíz. Este proyecto ha desarrollado una cosechadora experimental la cual posee un cabezal maicero especial que corta la planta en el 8vo nudo. Este proceso hace que por la cola y el triturador salga marlo, chala y un tercio del tallo los cuales son dirigidos a un embudo que lo introduce en una mega enfardadora prismática, la cual va enganchada detrás de la cosechadora. Esta máquina confecciona megafardos de 500 kg de residuos de cosecha del maíz.  Con este proceso se obtienen en promedio uno 5 megafardos/ha, de los cuales se puede producir 480 litros de etanol (Figura 5)

Figura 5. Cosechadora con cabezal maicero especial que corta la planta hasta el 8vo nudo y que trabajan en tándem con una megaenfardadora provista de motor propio y que henifica el material no grano que sale por la cola de la cosechadora (marlo, chala y un tercio de los tallos).

Si pensamos en la provincia de Salta, biomasa secundaria como el rastrojo de maíz, deberían ser manejas con mucho ajuste, ya que debemos tener en cuenta que las condiciones climáticas (baja humedad relativa, alta temperatura y vientos), preponderantes en la zona productora de granos de la provincia, aumentan el riesgo de desnudar la superficie del suelo.

La generación de energía a partir de biomasa, ha dejado de ser una fantasía, para transformarse en una realidad. La oferta de combustibles sólidos tiene los días contados y la elección de la mejor opción de bioenergía para cada región del país no debe demorar más tiempo.

Referencias

Áreas geográficas alcanzadas
    • Argentina
    • Salta
    • Cerrillos
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