Biogás de paja

La paja contiene una estructura de lignina que, por sí misma, no se fermenta e impide la fermentación de la celulosa. Para que la paja pueda fermentarse en reactores de biogás, es necesario eliminar dicha estructura.

Hemos probado una amplia variedad de métodos de pretratamiento de la paja:

explosión por vapor
molienda
peletizado o briquetado
La planta de biogás de Teofipol-4, construida por Zorg Biogas, cuenta con 6 unidades de explosión por vapor, cada una con capacidad para procesar 25 toneladas de paja al día. La capacidad total de todos los módulos es de 54.000 toneladas de paja al año. El calor necesario para la explosión por vapor se obtiene de los gases de escape de los cogeneradores mediante un sistema de aceite térmico. La paja preparada se fermenta en reactores de alta carga equipados con agitadores inclinados. El rendimiento de biogás es de 450 m³ por tonelada de paja, con un contenido de metano del 59 %. La potencia eléctrica generada es de 6 MW. El coste del pretratamiento de la paja asciende a 8 millones de euros. Las desventajas son el elevado coste del proyecto y la gran demanda energética (600 kW de potencia eléctrica y 6 MW de calor). La ventaja radica en el alto rendimiento de biogás y el elevado contenido de metano.

En otra planta de biogás, en la que participó un miembro de nuestro equipo, se utiliza un método de pretratamiento de la paja diferente. La paja se corta en una trituradora hasta alcanzar un tamaño de 5 mm. Tras la trituración, se procesa en un molino de martillos hasta obtener una textura similar a la lana; esto aumenta la superficie de contacto para las bacterias anaerobias. Además del corte y la molienda, el secreto reside en un aditivo especial y económico, sin el cual la paja no podría fermentarse. El rendimiento de biogás obtenido a partir de la paja molida supera al del ensilado de maíz, alcanzando los 350 m³ de biogás por tonelada de paja. El contenido de metano es del 52 %. En el caso aquí descrito, el volumen anual de paja es de 50.000 toneladas. En el momento de redactar este texto, la planta de biogás lleva 5 años en funcionamiento. El coste del equipo para la preparación de la paja, incluida la cinta transportadora, es de 3 millones de euros, lo que resulta 2,5 veces más económico que el método de explosión por vapor. Las desventajas en esta planta específica son: (1) el molino es muy sensible a la humedad de la paja; funciona bien cuando la paja está totalmente seca, pero si está húmeda, deja de operar; (2) menor producción de biogás; (3) elevados gastos de mantenimiento del molino y de la cortadora.

Existe la opción de convertir la paja en pellets o briquetas. La producción de biogás a partir de una tonelada de pellets de paja con un 10 % de humedad es de 500-530 m³, lo que equivale a 450-480 m³ obtenidos de la paja inicial con un 20 % de humedad. El contenido de metano es del 52 %. Hemos realizado pruebas de laboratorio con la paja granulada en dos laboratorios independientes y certificados de Alemania y Francia. También se llevó a cabo una demostración industrial durante tres meses en una planta de biogás de 650 kW de potencia eléctrica equipada con un reactor de alta carga. Al introducirse en el reactor y entrar en contacto con el líquido, los pellets de paja se desintegran instantáneamente, se mezclan bien y no forman costra. Los resultados son muy prometedores. La inversión de capital (CapEx) prevista para una capacidad de 50.000 toneladas de pellets al año —incluyendo cinta transportadora, secadora, cortadora, prensa extrusora y nave industrial— es de 5 millones de euros.

De todos los métodos descritos, preferimos la granulación (pelletizado) combinada con un reactor de alta carga. Ofrece una alta producción de biogás y un presupuesto moderado, y el nivel de humedad no es crítico. Los gastos derivados del desgaste se ven compensados ​​por los mayores rendimientos.

Existe también una variante del método de granulación: los pellets y briquetas de paja pueden utilizarse primero como lecho para el ganado. Tras pasar por esta etapa, y debido a la reacción con el estiércol y la orina, los pellets de paja mejoran sus propiedades como materia prima para la producción de biogás. El contenido de metano aumenta hasta el 60 % y el rendimiento de biogás alcanza los 550 m³ por tonelada de pellets. Una ventaja adicional es la reducción del consumo de paja para la cama. Los pellets absorben ocho veces más agua que la paja sin tratar. Este método es muy adecuado para explotaciones avícolas y de ganado vacuno en las que se utiliza cama de paja; sin embargo, requiere cambios en las técnicas de manejo del ganado.

Los métodos aquí descritos son aplicables no solo a la paja de trigo, sino también a la de arroz.