Torrefacción

La torrefacción de biomasa , por ejemplo, madera o grano, es una forma suave de pirólisis a temperaturas que suelen oscilar entre 200 y 320  °C. La torrefacción modifica las propiedades de la biomasa para proporcionar una mejor calidad de combustible para aplicaciones de combustión y gasificación . Produce un producto relativamente seco, lo que reduce o elimina su potencial de descomposición orgánica . La torrefacción combinada con la densificación crea un portador de combustible de alta densidad energética con un poder calorífico inferior (PCI) de 20 a 21 GJ /tonelada . ^{[ 1 ]} La torrefacción provoca que el material experimente reacciones de Maillard . La biomasa torrefactada puede utilizarse como portador de energía o como materia prima en la producción de biocombustibles y productos químicos. ^{[ 2 ]} 

La biomasa puede ser una importante fuente de energía. ^{[ 3 ]} Sin embargo, existe una gran diversidad de fuentes potenciales de biomasa, cada una con sus propias características únicas. Para crear cadenas eficientes de biomasa a energía, la torrefacción de la biomasa, combinada con la densificación ( peletización o briquetado ), es un paso prometedor para superar los desafíos logísticos en el desarrollo de soluciones energéticas sostenibles a gran escala , al facilitar su transporte y almacenamiento. Los pellets o briquetas tienen mayor densidad, contienen menos humedad y son más estables durante el almacenamiento que la biomasa de la que se derivan.

La torrefacción es un tratamiento termoquímico de la biomasa a 200 a 320 °C (392 a 608 °F) . Se lleva a cabo a presión atmosférica y en ausencia de oxígeno . Durante el proceso de torrefacción, se libera el agua contenida en la biomasa, así como los volátiles superfluos, y los biopolímeros ( celulosa , hemicelulosa y lignina ) se descomponen parcialmente, liberando varios tipos de volátiles. ^{[ 4 ]} El producto final es el material sólido, seco y ennegrecido restante ^{[ 5 ]} que se denomina biomasa torrefactada o biocarbón .  

Durante el proceso, la biomasa suele perder un 20 % de su masa (en base seca) y un 10 % de su poder calorífico, sin que se produzca un cambio apreciable en su volumen. Esta energía (los volátiles) puede utilizarse como combustible para la torrefacción. Tras la torrefacción, la biomasa puede densificarse, generalmente en briquetas o pellets mediante equipos de densificación convencionales, para aumentar su densidad de masa y energía y mejorar sus propiedades hidrofóbicas. El producto final puede repeler el agua y, por lo tanto, puede almacenarse en ambientes húmedos o bajo la lluvia sin que se produzcan cambios apreciables en su contenido de humedad o poder calorífico, a diferencia de la biomasa original.

La historia de la torrefacción se remonta a principios del siglo XIX, y los gasificadores se utilizaron a gran escala durante la Segunda Guerra Mundial . ^{[ 6 ]}

La biomasa torrefactada y densificada presenta varias ventajas en diferentes mercados, lo que la convierte en una opción competitiva en comparación con los pellets de madera de biomasa convencionales .

La biomasa torrefactada aporta valor añadido a diversos mercados. En general, la biomasa ofrece una vía económica y de bajo riesgo para reducir las emisiones de CO₂ _. Cuando se requieren grandes volúmenes, la torrefacción permite que la biomasa procedente de fuentes distantes sea competitiva en precio, ya que el material, al ser más denso, facilita su almacenamiento y transporte.

Combustible de polvo de madera:

• El polvo de madera torrefactada se puede moler hasta obtener un polvo fino que, al comprimirse, imita al gas licuado de petróleo (GLP).

Cogeneración a gran escala en centrales eléctricas de carbón:

• La biomasa torrefactada reduce los costes de manipulación.
• La biomasa torrefactada permite mayores tasas de combustión conjunta;
• El producto se puede suministrar con diferentes valores de poder calorífico inferior (20–25 GJ /tonelada) y en distintos tamaños (briqueta, pellet). 
• La combustión conjunta de biomasa torrefactada con carbón conlleva una reducción de las emisiones netas de la central eléctrica.

Producción de acero:

• La biomasa fibrosa es muy difícil de utilizar en hornos;
• Para sustituir la inyección de carbón, el producto de biomasa debe tener un poder calorífico inferior (PCI) superior a 25  GJ/tonelada. Se puede añadir biocarbón a la biomasa torrefactada para mejorar el PCI. ^{[ 8 ]}

Calefacción residencial/descentralizada:

• El porcentaje relativamente alto de transporte sobre ruedas en la cadena de suministro encarece la biomasa. El aumento de la densidad energética volumétrica sí reduce los costes;
• El espacio de almacenamiento limitado aumenta la necesidad de una mayor densidad volumétrica;
• El contenido de humedad es importante, ya que la humedad produce humo y mal olor.

Conversión de biomasa en líquidos:

• La biomasa torrefactada reduce los costes de manipulación.
• La biomasa torrefactada sirve como materia prima "limpia" para la producción de combustibles para el transporte ( proceso Fischer-Tropsch ), lo que permite ahorrar en costes de producción.

Usos diversos:

• Varios fabricantes de guitarras han utilizado la torrefacción para obtener madera más estable dimensionalmente para las partes de la guitarra que la que proporciona el secado tradicional en horno o al aire, entre ellos Yamaha, Martin, Gibson y el luthier Dana Bourgeois . ^{[ 9 ] [ 10 ]}

• Pirólisis
• Madera modificada térmicamente
• Carbonización
• Miscanthus giganteus §  Desafíos del transporte y la combustión (contiene una descripción detallada de las cualidades de combustión inferiores de la biomasa en comparación con el carbón, y los efectos positivos de la torrefacción).

• "Polvo de madera torrefactada a propano"; "Sobre nosotros" . Summerhill Biomass Systems, Inc. Consultado el 29 de febrero de 2012 .
• Zwart, RWR; "Control de calidad de la torrefacción basado en los requisitos logísticos y del usuario final", informe ECN, ECN-L–11-107
• Verhoeff, F.; Adell, A.; Boersma, AR; Pels, JR; Lenselink, J.; Kiel, JHA; Schukken, H.; "TorTech: Torrefacción como tecnología clave para la producción de combustibles (sólidos) a partir de biomasa y residuos", informe ECN, ECN-E–11-039
• Bergman, PCA; Kiel, JHA, 2005, "Torrefacción para la mejora de la biomasa", informe ECN, ECN-RX–05-180
• Bergman, PCA; Boersma, AR; Zwart, RWR; Kiel, JHA, 2005, "Desarrollo de la torrefacción para la co-combustión de biomasa en centrales eléctricas de carbón existentes", informe ECN, ECN-C–05-013
• Bergman, PCA, 2005, "Torrefacción y peletización combinadas: el proceso TOP", Informe ECN, ECN-C–05-073
• Bergman, PCA; Boersma, AR; Kiel, JHA; Prins, MJ; Ptasinski, KJ; Janssen, FGGJ, 2005, "Biomasa torrefactada para gasificación de biomasa por flujo arrastrado", Informe ECN, ECN-C–05-026.
• Evaluación comparativa del proceso de torrefacción y el rendimiento del producto: Perspectivas del proyecto SteamBioAfrica en Namibia