La biomasa forestal se ha transformado mediante el proceso de la pirólisis y se ha obtenido biochar (sólido) y bio-oil (líquido), con diferentes usos según sus propiedades.
Se ha observado que para producir bio-oil y para obtener compuestos de interés de mayor calidad y biochar a partir de biomasa forestal la temperatura óptima es de 450 °C. Por el contrario, para la producción de bioestimulantes a partir de la fracción sólida, de interés en la agricultura, la temperatura óptima ha sido de 300 °C.
Los productos obtenidos del bioaceite a 450 °C con pino carrasco han sido compuestos antioxidantes (4 g por kilogramo de biomasa), azúcares (11 g por kilogramo de biomasa), ácidos (35 g por kilogramo de biomasa) y resinas fenólicas.
Se ha desarrollado con éxito un proceso integral multiobjetivo de extracción y separación basado en técnicas de biorrefinería de compuestos de valor añadido a partir del bio-oil, de forma que con un solo proceso se puede obtener todos los productos químicos descritos, con una pureza igual o superior a la esperada.
El biochar generado en este proceso ha demostrado no tener ningún efecto inhibidor de la actividad microbiana en el suelo, por lo que puede utilizarse como estructurante del suelo y con interés para la retención de agua. Este biochar también puede utilizarse como biocombustible con un rango de poder calorífico inferior, entre 23 y 30 MJ/kg.
Los bioestimulantes obtenidos a partir de la biomasa forestal torrefacta a 300°C son de alta calidad y todavía tienen margen de mejora. Sus propiedades son similares a los bioestimulantes obtenidos a partir de compost vegetal.
Eficiencia de los distintos tipos de biomasa forestal testada
De los distintos tipos de biomasa forestal procesada en el proyecto, se han obtenido cantidades similares de compuestos de interés. Por tanto, se puede concluir que no hay diferencias importantes entre las especies arbóreas de maderas duras o blandas, ni entre estas y las especies arbustivas.
Esto sugiere, por un lado, la viabilidad del uso de todas las especies forestales testadas en este tipo de biorrefinería y, por otro, la posibilidad de mezclarlas y dar salida a biomasa de difícil aprovechamiento alternativo, tales como i) matorral o arbolado pequeño con corteza y hojas procedente de desbroces o claras de repoblado,ii) leña (madera y corcho) procedente de cortas de selección en alcornocales o iii) madera mezclada de diferentes especies y características procedente de actuaciones posperturbación que generan poco volumen de madera.
Entre las especies arbóreas estudiadas, los pinos (sobre todo el pino carrasco) han sido los mejores para la producción de compuestos antioxidantes (como el guayacol, catecol, fenol y vanilina, entre otros). El castaño y el alcornoque son los que han dado mejores resultados en la producción de extractos húmicos como estimulantes de la actividad microbiana del suelo y del crecimiento vegetal. Las especies arbustivas, como el brezo, han dado muy buenos resultados, sobre todo en lo que se refiere a la producción de ácidos, como el ácido acético.
Tabla 1.1. Rendimientos a 400 ºC (g producto/kg biomasa) y uso potencial de los productos obtenidos en el procesamiento de la biomasa procedente de los rodales demostrativos en la microbiorrefinería del LIFE BIOREFFORMED.
Rendimiento e impacto de la extracción de biomasa forestal
El aprovechamiento de la biomasa en biorrefinerías puede justificar la extracción parcial de la biomasa procedente de tratamientos de adaptación/restauración, biomasa que, en muchas ocasiones, queda troceada en el bosque.
Es importante que en la extracción de biomasa para biorrefinería en bosques adultos se dejen las copas en el bosque, ya que la copa (ramas y hojas) contiene un 60% del nitrógeno y potasio de la parte aérea y hasta un 50% del fósforo, de muy difícil recuperación natural. Solo la extracción de biomasa de regenerado de pino carrasco o matorral se hace a matarrasa y se extrae al individuo entero, pero el aprovechamiento se concentra en las zonas accesibles (franjas a ambos lados de los caminos), lo que a escala de rodal representa un 10 % de la biomasa total y contribuye, a su vez, a la prevención de los incendios forestales.
Los cuellos de botella del aprovechamiento de biomasa procedente de actuaciones de adaptación/restauración son los bajos rendimientos por hectárea (el rendimiento medio en los rodales demostrativos ha sido de 13 t/ha) y los altos costes de extracción, que actualmente es manual. Las fichas que complementan este documento detallan los valores obtenidos en los distintos rodales demostrativos.
Tras las actuaciones, las existencias de carbono aéreo son, lógicamente, menores debido a la corta y extracción de parte de la biomasa, pero la reducción en las existencias de CO2 solo se puede contabilizar como emisión neta de CO2 si a corto plazo el material se destina a biocombustible. Se espera un efecto sumidero de CO2 a causa de un aumento del crecimiento como consecuencia del tratamiento, pero todavía es imperceptible por el poco tiempo transcurrido.
Una gestión forestal que se acompañe de la valorización del patrimonio socioecológico histórico (tangible e intangible) ligado a ese bosque puede promover los Servicios Ecosistémicos Culturales que ofrecen las fincas forestales. En este sentido, acciones como el mantenimiento de expresiones orales o conocimiento tradicional sobre el bosque y su gestión fomentan la transmisión de conocimiento, que es a su vez una estrategia de resiliencia.
Rendimiento e impacto de la biorrefinería
Para que la biorrefinería empiece a ser rentable, es necesaria una alimentación de 1-2 t de astilla/hora, lo que supone aproximadamente de 6000 a 10.000 t de biomasa al año. El escenario óptimo sería hacer rentable la biorrefinería con plantas pequeñas (microbiorrefinerías) lo cual permitiría reducir los costes y el impacto del transporte, y abriría la puerta a la posibilidad de que la planta fuera móvil.
Tanto para mejorar la rentabilidad económica como para reducir el impacto ambiental de todo el proceso, habría que optimizar las operaciones de extracción de la biomasa y su transporte, lo que implica situar las biorrefinerías de forma estratégica en el territorio y optimizar las operaciones de pretratamiento (almacenamiento y segundo astillado) y la carga de producto a procesar.
Dentro de los costes operativos de la biorrefinería, el coste más elevado es la compra de biomasa seguido del coste de electricidad. El alto consumo de electricidad dificulta su ubicación en zonas con difícil acceso a la red y hay que explorar alternativas para generar energía como el uso de la propia biomasa o el biochar o la energía solar.
Buscar la producción de bio-oil a partir de la biomasa tiene sentido, desde el punto de vista ambiental. La biorrefinería, con una temperatura de pirólisis de 400°C, ha resultado ser una alternativa viable y sostenible: la producción de bio-oil y ácidos es 3,7 veces menos impactante que la producción combinada de los mismos productos mediante procesos industriales. En cuanto a emisiones de CO2eq, el impacto global es de 0,5 kg de CO2 eq/kg de biomasa entrada para la mayoría de los productos, con la mayor parte asociada al astillado, seguido de los trabajos forestales y el transporte.
Complementar la venta de los productos generados con la posibilidad de vender créditos de CO2 ligados a la producción de biochar como sumidero de carbono puede contribuir a mejorar la rentabilidad de la biorrefinería y su impacto global.
