Estudio de viabilidad del aprovechamiento de la cáscara de pistacho de una plantación ubicada en el término municipal de Perales (Palencia) para su uso como combustible calorífico

ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍAS AGRARIAS Grado en Ingeniería Forestal y del Medio Natural Estudio de viabilidad del aprovechamiento de la cáscara de pistacho de una plantación ubicada en el término municipal de Perales (Palencia) para su uso como combustible calorífico ALUMNA: INÉS GÓMEZ DELGADO TUTORA: MILAGROS CASADO SANZ COTUTOR: PABLO MARTÍN RAMOS Junio del 2023 Alumno: Inés Gómez Delgado UNIVERSIDAD DE VALLADOLID (CAMPUS DE PALENCIA) – E.T.S.I.I.A. Titulación de: Grado en Ingeniería Forestal y del Medio Natural i ÍNDICE GENERAL 1. RESUMEN .................................................................................................................................... 1 2. ANTECEDENTES ......................................................................................................................... 3 2.1. Situación Actual del Sector del Pistacho................................................................................ 4 2.1.1. Superficie dedicada al cultivo del pistacho ................................................................... 4 2.1.2. Volumen de compras ................................................................................................... 7 2.2. Residuos Procedentes de la Producción de Pistacho .......................................................... 10 2.3. Características de la Cáscara de Pistacho .......................................................................... 13 2.4. Residuos de otros cultivos leñosos y otros residuos ............................................................ 14 3. OBJETIVOS................................................................................................................................ 15 4. CASO DE ESTUDIO ................................................................................................................... 17 4.1. Descripción de la plantación ................................................................................................ 18 5. EVALUACIÓN DE ALTERNATIVAS. .......................................................................................... 20 5.1. Biomasa y combustión ........................................................................................................ 21 5.2. Características de la biomasa para su combustión .............................................................. 22 5.2.1. Humedad ................................................................................................................... 22 5.2.2. Poder Calorífico ......................................................................................................... 23 5.2.3. Volumen de residuo obtenido .................................................................................... 24 5.3. Equipos de combustión ....................................................................................................... 27 5.3.1. Equipos de combustión industriales ........................................................................... 29 5.3.2. Equipos de combustión domésticos ........................................................................... 32 5.4. Ingeniería del Proceso ......................................................................................................... 34 5.4.1. Peletizado .................................................................................................................. 34 5.4.2. Trituración ................................................................................................................. 37 5.4.3. Ausencia de Procesado ............................................................................................. 38 6. DETERMINACIÓN DE ALTERNATIVAS .................................................................................... 39 6.1. Elección del Tipo de Biomasa ............................................................................................. 40 6.2. Elección del Equipo de Combustión ................................................................................... 41 6.2.1. Elección del equipo de combustión a nivel industrial con cogeneración .................... 41 6.2.2. Elección del equipo de combustión a nivel industrial sin cogeneración ...................... 42 6.2.3. Elección del equipo de combustión doméstico con cogeneración .............................. 43 6.2.4. Elección del equipo de combustión doméstico sin cogeneración ............................... 43 6.3. Elección de la Ingeniería del Proceso .................................................................................. 44 7. ESTUDIO ECONÓMICO............................................................................................................. 46 7.1. Rendimientos de la plantación de pistacho ubicada en Perales .......................................... 47 7.2. Rendimientos de los consumidores .................................................................................... 48 Alumno: Inés Gómez Delgado UNIVERSIDAD DE VALLADOLID (CAMPUS DE PALENCIA) – E.T.S.I.I.A. Titulación de: Grado en Ingeniería Forestal y del Medio Natural ii 7.2.1. Cáscara de pistacho .................................................................................................. 48 7.2.2. Cáscara de avellana .................................................................................................. 50 7.2.3. Cáscara de almendra ................................................................................................ 51 7.2.4. Hueso de aceituna ..................................................................................................... 52 7.2.5. Pellets ....................................................................................................................... 53 7.2.6. Resumen del rendimiento de los consumidores ......................................................... 54 8. CONCLUSIONES. ...................................................................................................................... 56 9. BIBLIOGRAFÍA. .......................................................................................................................... 58 10. ANEXOS. .................................................................................................................................. 66 A. I. Residuos de otros cultivos leñosos y otros residuos .......................................................... 67 A.I.I. Cáscara de avellana................................................................................................... 67 A.I.II. Cáscara de castaña .................................................................................................. 68 A.I.III. Cáscara de almendra ............................................................................................... 69 A.I.IV. Hueso de aceituna ................................................................................................... 71 A.I.V. Pellets ....................................................................................................................... 72 A. II. Análisis de Laboratorio ...................................................................................................... 74 Alumno: Inés Gómez Delgado UNIVERSIDAD DE VALLADOLID (CAMPUS DE PALENCIA) – E.T.S.I.I.A. Titulación de: Grado en Ingeniería Forestal y del Medio Natural iii ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1. Distribución de la superficie destinada a la producción de pistacho en secano o regadío en el año 2022 en España. Fuente: Elaboración propia a partir de los datos de MAPA,2023 ................ 5 Tabla 2. Datos de volumen y valor de compras, consumo y gasto per cápita y precio medio de los frutos secos en el año 2021 en España. Fuente: Elaboración propia a partir de los datos de MAPA, 2023 ................................................................................................................................................. 7 Tabla 3. Exportaciones de pistacho en el año 2021 en España expresadas en t y en forma de porcentaje respecto al total de exportaciones. Fuente: Elaboración propia a partir de los datos de MAPA, 2023 ..................................................................................................................................... 9 Tabla 4. Exportaciones de pistacho en el año 2022 en España expresadas en t y en forma de porcentaje respecto al total de exportaciones. Fuente: Elaboración propia a partir de los datos de MAPA, 2023 ..................................................................................................................................... 9 Tabla 5. Proporciones de cada elemento constituyente de la cáscara de pistacho. Fuente: Ballesteros et al, 2017 ....................................................................................................... 13 Tabla 6. Componentes que constituyen la cáscara de pistacho. Fuente: Ballesteros et al, 2017 .... 13 Tabla 7. Composición de la cáscara de pistacho de la variedad "Kerman" de la plantación del municipio de Perales. Fuente: Resultados propios, en base a análisis realizado en ITAGRA.CT ... 14 Tabla 8. Contenido de humedad de los diferentes tipos de biomasa. Fuente: Elaboración propia a partir de fuentes referidas en el A. I y datos experimentales para pistacho ..................................... 23 Tabla 9. Poder calorífico de los diferentes tipos de biomasa. Fuente: Elaboración propia a partir de fuentes referidas en el A. I y datos experimentales para pistacho. .................................................. 23 Tabla 10. Rendimientos de la producción de pistacho dependiendo del calibre. Fuente: Elaboración propia a partir de datos facilitados por la procesadora “Agroforestales Esla” (Villalpando) ............. 26 Tabla 11. Rendimientos de la plantación del municipio de Perales. Fuente: Elaboración propia a partir de datos facilitados por la procesadora "Agroforestales Esla" (Villalpando) .................................... 27 Tabla 12. Volumen de residuo obtenido de los diferentes tipos de biomasa. Fuente: Elaboración propia a partir de fuentes referidas en el A. I .................................................................................. 27 Tabla 13. Tabla comparativa de las características de cada tipo de biomasa. Fuente: Elaboración propia a partir de fuentes referidas en el A. I y datos experimentales para pistacho ....................... 40 Tabla 14. Equipos de combustión industriales con cogeneración. Fuente: Elaboración propia ....... 41 Tabla 15. Equipos de combustión industriales sin cogeneración. Fuente: Elaboración propia ........ 42 Tabla 16. Equipos de combustión domésticos con cogeneración. Fuente: Elaboración propia ....... 43 Tabla 17. Características principales de las calderas domésticas policombustible existentes en el mercado. Fuente: Elaboración propia ............................................................................................. 44 Tabla 18. Análisis comparativo de las posibles alternativas del procesado de la cáscara de pistacho para su incorporación como combustible. Fuente: Elaboración propia ............................................ 45 Tabla 19. Necesidades de quemado de los equipos de combustión dependiendo de su potencia. Fuente: Elaboración propia ............................................................................................................. 49 Tabla 20. Cantidad de cáscara de pistacho necesaria por hora para la alimentación de los diferentes equipos de combustión. Fuente: Elaboración propia ....................................................................... 49 Tabla 21. Coste de alimentación de los equipos de combustión por hora empleando cáscara de pistacho. Fuente: Elaboración propia ............................................................................ 50 Alumno: Inés Gómez Delgado UNIVERSIDAD DE VALLADOLID (CAMPUS DE PALENCIA) – E.T.S.I.I.A. Titulación de: Grado en Ingeniería Forestal y del Medio Natural iv Tabla 22. Cantidad de cáscara de avellana necesaria por hora para la alimentación de los diferentes equipos de combustión. Fuente: Elaboración propia ....................................................................... 51 Tabla 23. Cantidad de cáscara de almendra necesaria por hora para la alimentación de los diferentes equipos de combustión. Fuente: Elaboración propia ....................................................................... 51 Tabla 24. Coste de alimentación de los equipos de combustión por hora empleando cáscara de almendra. Fuente: Elaboración propia ............................................................................................ 52 Tabla 25. Cantidad de hueso de aceituna necesaria por hora para la alimentación de los diferentes equipos de combustión. Fuente: Elaboración propia ....................................................................... 52 Tabla 26. Coste de alimentación de los equipos de combustión por hora empleando hueso de aceituna. Fuente: Elaboración propia. ............................................................................. 53 Tabla 27. Cantidad de pellets necesaria por hora para la alimentación de los diferentes equipos de combustión. Fuente: Elaboración propia. ........................................................................................ 53 Tabla 28. Coste de alimentación de los equipos de combustión empleando pellets. Fuente: Elaboración propia ............................................................................................................. 54 Tabla 29. Análisis comparativo económico de las diferentes alternativas de biomasa para alimentar los diferentes equipos de combustión. Fuente: Elaboración propia. ................................................ 54 Tabla A.I. I. Rendimientos del procesado de la avellana y separación del fruto y la cáscara. Fuente: Elaboración propia a partir de los datos obtenidos de Finlay,1988 ................................................. 67 Tabla A.I.II. Componentes que constituyen la cáscara de avellana. Fuente: Ballesteros et al, 2017 ....................................................................................................................................................... 68 Tabla A.I. III. Análisis de la cáscara de avellana. Fuente: Ballesteros et al, 2017 ........................... 68 Tabla A.I. IV. Análisis inmediato de la cáscara de almendra triturada. Fuente: Ballesteros et al, 2017 ....................................................................................................................................................... 71 Tabla A.I.V. Análisis elemental de la cáscara de almendra triturada. Fuente: Ballesteros et al, 2017 ....................................................................................................................................................... 71 Tabla A.I. VI.. Composición química de la madera. Fuente: Ballesteros et al, 2017 ........................ 73 Alumno: Inés Gómez Delgado UNIVERSIDAD DE VALLADOLID (CAMPUS DE PALENCIA) – E.T.S.I.I.A. Titulación de: Grado en Ingeniería Forestal y del Medio Natural v ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1. Porcentaje de explotaciones de frutos secos por Comunidades Autónomas en España en el año 2022. Fuente: Elaboración propia a partir de los datos de MAPA, 2023 ................................. 4 Figura 2. Distribución de la superficie destinada al cultivo de pistacho por Comunidades Autónomas en España en el año 2022. Fuente: Elaboración propia a partir de los datos de MAPA,2023 ........... 5 Figura 3. Número de explotaciones de frutos secos por Comunidades Autónomas en España que perciben o no ayudas en el año 2022. Fuente: Elaboración propia a partir de los datos de MAPA, 2023 ................................................................................................................................................. 6 Figura 4. Evolución mensual del total de compras y precio medio de los frutos secos desde diciembre de 2019 hasta diciembre de 2021 en España. Fuente: Elaboración propia a partir de los datos de MAPA, 2023 ..................................................................................................................................... 7 Figura 5. Volumen de compra de los diferentes tipos de frutos secos en miles de kg desde el año 2008 hasta el año 2021. Fuente: Elaboración propia a partir de los datos de MAPA, 2023 .............. 8 Figura 6. Exportaciones e importaciones del pistacho por países en el año 2020. Fuente: Elaboración propia a partir de los datos de MAPA, 2023 ................................................... 10 Figura 7. Partes del fruto del pistacho. Fuente: Instituto Tecnológico Agrario de Castilla y León .... 11 Figura 8. Fases del procesado del pistacho. Fuente: Elaboración propia........................................ 12 Figura 9. Localización de la plantación en la Comunidad Autónoma de Castilla y León. Escala: 1:150.000. Fuente: Pinterest .............................................................................................. 18 Figura 10. Localización de la plantación en la provincia de Palencia. Escala: 1:120.000. Fuente: Wikipedia. ............................................................................................ 18 Figura 11. Localización de la finca en la localidad de Villaldavín en el municipio de Perales. Escala: 1:20.000. Fuente: SIGPAC. ................................................................................................ 19 Figura 12. División de la finca en las parcelas desde la 5038 hasta la 5042. Escala: 1:5.000. Fuente: SIGPAC. .................................................................................................. 19 Figura 13. Rendimientos de la producción de las variedades de pistacho de calibre grande. Fuente: Elaboración propia a partir de datos facilitados por la procesadora "Agroforestales Esla" (Villalpando) ....................................................................................................................................................... 25 Figura 14. Rendimientos de la producción de las variedades de pistacho de calibre pequeño. Fuente: Elaboración propia a partir de datos facilitados por la procesadora "Agroforestales Esla" (Villalpando) ....................................................................................................................................................... 26 Figura 15. Funcionamiento de una caldera con cogeneración. Fuente: SUGIMAT S.L. .................. 30 Figura 16. Funcionamiento de la microcogeneración. Fuente: OCU, 2023 ..................................... 33 Figura 17. Secadero del tipo tromel. Fuente: Rodríguez, 2016 ....................................................... 35 Figura 18. Proceso del peletizado de la biomasa. Fuente: Elaboración propia a partir de información incluida en Rodríguez, J. (2019) .................................................................................. 36 ESTUDIO DE VIABILIDAD DEL APROVECHAMIENTO DE LA CÁSCARA DE PISTACHO DE UNA PLANTACIÓN UBICADA EN EL TÉRMINO MUNICIPAL DE PERALES (PALENCIA) PARA SU USO COMO COMBUSTIBLE CALORÍFICO 1. RESUMEN. Alumno: Inés Gómez Delgado UNIVERSIDAD DE VALLADOLID (CAMPUS DE PALENCIA) – E.T.S.I.I.A. Titulación de: Grado en Ingeniería Forestal y del Medio Natural 1 1. RESUMEN. ESTUDIO DE VIABILIDAD DEL APROVECHAMIENTO DE LA CÁSCARA DE PISTACHO DE UNA PLANTACIÓN UBICADA EN EL TÉRMINO MUNICIPAL DE PERALES (PALENCIA) PARA SU USO COMO COMBUSTIBLE CALORÍFICO 1. RESUMEN. Alumno: Inés Gómez Delgado UNIVERSIDAD DE VALLADOLID (CAMPUS DE PALENCIA) – E.T.S.I.I.A. Titulación de: Grado en Ingeniería Forestal y del Medio Natural 2 El pistacho es un fruto seco procedente del cultivo de los árboles de la especie Pistacia vera que posee una capa denominada endocarpio o cáscara, siendo considerada el residuo de la producción de esta especie. El objetivo de este estudio de viabilidad ha sido valorar la posibilidad de emplear este residuo procedente de una plantación ubicada en el municipio de Perales como combustible calorífico para la alimentación de calderas domésticas o industriales, entre otros equipos de combustión. Para ello, se ha determinado el poder calorífico de esta cáscara de pistacho mediante el análisis de la misma, así como su humedad y el porcentaje de residuo obtenido con respecto a la producción. Todos estos datos han sido comparados con los de otras alternativas de biomasa procedentes de la producción de otros cultivos leñosos para el estudio de su rentabilidad, además de llevar a cabo una valoración económica empleando precios actualizados por kilogramo de biomasa de cada posible combustible. Adicionalmente, se han evaluado diferentes equipos de combustión que podrían alimentarse empleando este residuo distinguiendo entre domésticos e industriales y entre los que experimentan un proceso de cogeneración o no. La conclusión obtenida de este estudio es que la cáscara de pistacho y en especial, la obtenida en la plantación objeto, es una alternativa rentable para ser empleada como combustible de cualquier equipo de combustión debido a su elevado poder calorífico y a su precio reducido en comparación a otras alternativas como los pellets. Sin embargo, debería de experimentar un triturado previo mediante un molino de martillos para evitar posibles atascos en los equipos de combustión. ESTUDIO DE VIABILIDAD DEL APROVECHAMIENTO DE LA CÁSCARA DE PISTACHO DE UNA PLANTACIÓN UBICADA EN EL TÉRMINO MUNICIPAL DE PERALES (PALENCIA) PARA SU USO COMO COMBUSTIBLE CALORÍFICO 2. ANTECEDENTES. Alumno: Inés Gómez Delgado UNIVERSIDAD DE VALLADOLID (CAMPUS DE PALENCIA) – E.T.S.I.I.A. Titulación de: Grado en Ingeniería Forestal y del Medio Natural 9 Tabla 3. Exportaciones de pistacho en el año 2021 en España expresadas en t y en forma de porcentaje respecto al total de exportaciones. Fuente: Elaboración propia a partir de los datos de MAPA, 2023. Tabla 4. Exportaciones de pistacho en el año 2022 en España expresadas en t y en forma de porcentaje respecto al total de exportaciones. Fuente: Elaboración propia a partir de los datos de MAPA, 2023. En la Figura 6 se observan las exportaciones e importaciones del pistacho por países en el año 2020. Como se puede apreciar, los grandes exportadores de pistacho son Estados Unidos seguidos de Irán y China. En el caso de las importaciones, se invierte el orden encontrándose en el primer puesto China seguida de Irán y Estados Unidos. Además, España no destaca por ser uno de los principales exportadores o importadores de pistacho en el mundo. Otro aspecto a tener en cuenta es que las principales exportaciones de pistacho de España se realizan a Portugal, que tiene necesidades de este producto sin haber experimentado el procesado para ahorrar costes de los intermediarios. Además, según (IRNA, 2022), “España es uno de los mayores importadores del pistacho iraní a lo largo de los primeros cuatro meses del año 2022”. MES DEL AÑO 2022 t % RESPECTO AL TOTAL DE EXPOTACIONES ENERO 10.446 4,4 FEBRERO 7.913 3,1 MARZO 5.372 2,3 ABRIL 5.798 2,6 MAYO 7.169 3,4 TOTAL 36.698 3,16 MES DEL AÑO 2021 t % RESPECTO AL TOTAL DE EXPOTACIONES ENERO 8.478 4,5 FEBRERO 5.848 3 MARZO 6.959 1,9 ABRIL 7.904 3,4 MAYO 8.036 3,8 JUNIO 7.295 3,1 JULIO 8.254 3,31 AGOSTO 10.105 3,27 SEPTIEMBRE 11.510 3,26 OCTUBRE 14.273 4,6 NOVIEMBRE 16.444 4,55 DICIEMBRE 15.589 4,24 TOTAL 120.695 3,58 ESTUDIO DE VIABILIDAD DEL APROVECHAMIENTO DE LA CÁSCARA DE PISTACHO DE UNA PLANTACIÓN UBICADA EN EL TÉRMINO MUNICIPAL DE PERALES (PALENCIA) PARA SU USO COMO COMBUSTIBLE CALORÍFICO 2. ANTECEDENTES. Alumno: Inés Gómez Delgado UNIVERSIDAD DE VALLADOLID (CAMPUS DE PALENCIA) – E.T.S.I.I.A. Titulación de: Grado en Ingeniería Forestal y del Medio Natural 10 Figura 6. Exportaciones e importaciones del pistacho por países en el año 2020. Fuente: Elaboración propia a partir de los datos de MAPA, 2023. En conclusión a todos estos datos, el consumo de frutos secos en España y en particular del pistacho es creciente con una evaluación constante y positiva. Esto se debe a las propiedades beneficiosas alimenticias que poseen estos productos. En el caso del pistacho, se sabe que tiene la capacidad de reducir el colesterol LDL al mismo tiempo que de aumentar el colesterol HDL. También aporta antioxidantes como vitaminas A y E y la vitamina B6 que se encarga de mejorar la producción de hemoglobina en nuestra sangre además de ayudar a prevenir la diabetes tipo 2. 2.2. Residuos Procedentes de la Producción de Pistacho El pistacho es un fruto seco con cáscara que alcanza su maduración entre los meses de septiembre y octubre dependiendo de las condiciones climáticas del lugar. Este fruto, como se puede observar en la Figura 7, posee un epicarpio o pellejo además de un endocarpio o cáscara y finalmente la semilla, que es la parte comestible, protegida por una cubierta y compuesta por el embrión y dos cotiledones. A medida que va madurando el fruto, el epicarpio va cambiando de color progresivamente de verde a marfil y de éste a rosa. Cuando se ha alcanzado el punto de madurez óptimo, la envoltura externa se separa fácilmente de la cáscara del pistacho. Además, en su interior se va reduciendo la respiración, el contenido de proteínas y la humedad aumentando al mismo tiempo el contenido en azúcares y grasa. Externamente, se produce también una escisión entre el pedúnculo y el fruto para que con un ligero movimiento se puedan desprender los frutos ya maduros fácilmente del árbol. Una vez que el fruto ha alcanzado su maduración, se procede a su recogida que en el caso de la variedad “Kerman” suele tener lugar en torno a mediados de octubre. Una recogida tardía tiene efectos negativos como la pérdida de cosecha o el ataque de hongos y parásitos. 0 50.000 100.000 150.000 200.000 250.000 300.000 350.000 Estados Unidos Irán China Grecia Turquía España Italia Exportaciones e Importaciones (kg) País Exportaciones e Importaciones del Pistacho por Países IMPORTACIONES (t) EXPORTACIONES (t) ESTUDIO DE VIABILIDAD DEL APROVECHAMIENTO DE LA CÁSCARA DE PISTACHO DE UNA PLANTACIÓN UBICADA EN EL TÉRMINO MUNICIPAL DE PERALES (PALENCIA) PARA SU USO COMO COMBUSTIBLE CALORÍFICO 2. ANTECEDENTES. Alumno: Inés Gómez Delgado UNIVERSIDAD DE VALLADOLID (CAMPUS DE PALENCIA) – E.T.S.I.I.A. Titulación de: Grado en Ingeniería Forestal y del Medio Natural 11 Figura 7. Partes del fruto del pistacho. Fuente: Instituto Tecnológico Agrario de Castilla y León. Es recomendable llevar a cabo la recolección de una sola pasada y atendiendo a las precipitaciones de la zona, dado que, octubre es un mes susceptible de días con lluvia y una recogida en estas condiciones aumenta las posibilidades de contaminación por hongos. La presencia de hongos supone un aumento de la cantidad de aflatoxinas en los frutos que son toxinas producidas por hongos en frutos de cáscara que resultan ser tóxicas para el consumo humano. La recogida puede llevarse a cabo de forma manual o mecanizada. En el caso particular de la plantación objeto de este estudio, se lleva a cabo de forma mecanizada empleando paraguas vibradores. Es importante conocer que los pistachos que permanecen en el árbol tras el vibrado se encuentran vacíos. La cosecha se va almacenando en la tolva del paraguas y en el momento en que es llenada, se procede a ser descargada en un remolque hasta que se llene y poder transportarlo a la procesadora. La procesadora a la que se destina la cosecha de esta plantación se denomina “Agroforestales Esla” y se encuentra situada en el municipio de Villalpando en la provincia de Zamora. Una vez que la cosecha llega a la procesadora, se procede a su preparación experimentando primeramente un proceso de separación de las hojas a través de una aspiradora y de las ramas y ramilletes con unos rodillos. Posteriormente, tiene lugar un pelado del pistacho eliminando la vaina carnosa o epicarpio que lo recubre mediante un proceso de fricción. El pistacho ya pelado se dirige a un tanque de flotación y experimenta un proceso de separación distinguiendo entre los que son aprovechables y los no válidos. Más adelante, tiene lugar el secado de la cosecha y se van realizando muestras de humedad hasta que el producto alcanza entre un 6 y un 7% de humedad. El pistacho recién recogido presenta inicialmente de forma aproximada un 50% de humedad. Una vez secados, se dirigen a la aventadora que es una máquina encargada de diferenciar los pistachos vacíos de los llenos. Los pistachos llenos son separados por un tremer que es una máquina encargada de separar los pistachos abiertos de los cerrados. Los abiertos serán después clasificados dependiendo el calibre de los mismos y los cerrados se abrirán en la rompedora y seguirán el camino de los abiertos. ESTUDIO DE VIABILIDAD DEL APROVECHAMIENTO DE LA CÁSCARA DE PISTACHO DE UNA PLANTACIÓN UBICADA EN EL TÉRMINO MUNICIPAL DE PERALES (PALENCIA) PARA SU USO COMO COMBUSTIBLE CALORÍFICO 2. ANTECEDENTES. Alumno: Inés Gómez Delgado UNIVERSIDAD DE VALLADOLID (CAMPUS DE PALENCIA) – E.T.S.I.I.A. Titulación de: Grado en Ingeniería Forestal y del Medio Natural 12 Finalmente, la cosecha atraviesa unas cámaras infrarrojas cuyo objetivo es la eliminación de los manchados obteniendo los pistachos sin epicarpio y secados listos para consumir o realizar los tratamientos oportunos como el salado o tostado dependiendo de su destino. Las fases del procesado completo del pistacho se encuentran representadas en la Figura 8. Figura 8. Fases del procesado del pistacho. Fuente: Elaboración propia. La forma de hallar los distintos calibres es pesando el número de pistachos que entran en una onza, de tal manera, que, si en una onza entran entre 18 y 20 pistachos, esta partida se corresponde con un calibre de 18-20. Los diferentes calibres que hay son: - Calibre 18-20 = entran entre 18 y 20 pistachos en una onza. - Calibre 20-22 = entran entre 20 y 22 pistachos en una onza. - Calibre 23-25 = entran entre 23 y 25 pistachos en una onza. - Calibre >25 = entran más de 25 pistachos en una onza. De esta forma, las partidas correspondientes a un calibre 18-20 y a un calibre 20-22 presentan frutos de calibre pequeño y las correspondientes a los calibres 23-25 y >25 poseen frutos de calibre grande. En conclusión, los residuos procedentes del procesado del pistacho son tanto el epicarpio como el endocarpio. Para el epicarpio, se está valorando la opción de ser empleado en la elaboración de colonias y perfumes, pero actualmente es eliminado y tratado como un residuo natural. ESTUDIO DE VIABILIDAD DEL APROVECHAMIENTO DE LA CÁSCARA DE PISTACHO DE UNA PLANTACIÓN UBICADA EN EL TÉRMINO MUNICIPAL DE PERALES (PALENCIA) PARA SU USO COMO COMBUSTIBLE CALORÍFICO 2. ANTECEDENTES. Alumno: Inés Gómez Delgado UNIVERSIDAD DE VALLADOLID (CAMPUS DE PALENCIA) – E.T.S.I.I.A. Titulación de: Grado en Ingeniería Forestal y del Medio Natural 13 Sin embargo, el endocarpio, es decir, la cáscara del pistacho, podría tener diversos aprovechamientos para que tenga lugar su reutilización. A lo largo de este estudio, se detallarán las posibilidades de emplear este residuo como combustible calorífico aunque también existen otras formas de que la cáscara pueda ser reciclada como pueden ser: utilizarla como mantillo orgánico para aumentar la fertilidad del suelo, mantener la humedad o eliminar las malas hierbas; evitar el acercamiento de plagas como caracoles o babosas en plantas domésticas; para fines decorativos; e incluso se está estudiando la posibilidad de extraer de ella compuestos fenólicos para la obtención de energía mediante gasificación. Por tanto, el residuo interesante para este estudio, es decir, para ser empleado como combustible calorífico, es el endocarpio, la cáscara de pistacho. 2.3. Características de la Cáscara de Pistacho La cáscara de pistacho es el endocarpio de este fruto seco que se define como la capa interna que envuelve a la semilla endurecida o lignificada. El endocarpio está constituido por diversos elementos que son principalmente el carbono (C) y el oxígeno (O) pudiendo estar presentes el sodio (Na), el cloro (Cl) y el potasio (K) formando parte de la sal agregada, pero, en el caso de las cáscaras lavadas, estos elementos no forman parte de las mismas. Según (Ballesteros et al, 2017), las proporciones de cada elemento que constituye la cáscara de pistacho se encuentran recogidas en la Tabla 5. Tabla 5. Proporciones de cada elemento constituyente de la cáscara de pistacho. Fuente: Ballesteros et al, 2017. CÁSCARA DEL PISTACHO Elementos Carbono (C) Oxígeno (O) Proporción 70,40% 29,60% Además, en este estudio se ha llevado a cabo un análisis térmico diferencial (DTA) y un análisis termogravimétrico (TGA) del residuo en el que se ha llegado a la conclusión de que está formado por los componentes expresados en la Tabla 6. Tabla 6. Componentes que constituyen la cáscara de pistacho. Fuente: Ballesteros et al, 2017. CÁSCARA DEL PISTACHO Componentes Humedad (H) Hemicelulosa Celulosa +Lignina Material inorgánico (Cenizas) Proporción 4,40% 55,70% 38,10% 1,8% El comportamiento térmico de estos componentes se encuentra relacionado con la estructura que posea. De este modo: - La hemicelulosa posee una estructura polimérica con cadenas cortas laterales lo que provoca que sea la de más fácil combustión. - La celulosa presenta cadenas asociadas unas con otras lo que provoca que la combustión tenga lugar a unas mayores temperaturas. - La lignina posee una estructura más cerrada de polímeros aromáticos que se caracteriza por ser un material más fuerte y, por tanto, resistente a la temperatura. ESTUDIO DE VIABILIDAD DEL APROVECHAMIENTO DE LA CÁSCARA DE PISTACHO DE UNA PLANTACIÓN UBICADA EN EL TÉRMINO MUNICIPAL DE PERALES (PALENCIA) PARA SU USO COMO COMBUSTIBLE CALORÍFICO 2. ANTECEDENTES. Alumno: Inés Gómez Delgado UNIVERSIDAD DE VALLADOLID (CAMPUS DE PALENCIA) – E.T.S.I.I.A. Titulación de: Grado en Ingeniería Forestal y del Medio Natural 14 Por tanto, observando las proporciones de cada componente y su comportamiento frente a la temperatura, la mayor parte de este residuo es capaz de entrar fácilmente en combustión y el resto necesita de unas mayores temperaturas, existiendo así un equilibrio entre una parte que requiere bajas temperaturas y otra que requiere mayores condiciones térmicas. Para conocer el porcentaje de cada componente que conforma la cáscara procedente de la plantación objeto de estudio perteneciente a la variedad de fruto de calibre grande “Kerman” se ha elaborado un análisis en los Laboratorios del Centro Tecnológico Agrario y Alimentario tal y como se muestra en el A. II. Los resultados se encuentran recogidos en la Tabla 7. Los porcentajes de cenizas, materia orgánica y carbono total se encuentran expresados sobre la materia seca. Tabla 7. Composición de la cáscara de pistacho de la variedad "Kerman" de la plantación del municipio de Perales. Fuente: Resultados propios, en base a análisis realizado en ITAGRA.CT. CÁSCARA DE PISTACHO VARIEDAD “KERMAN” HUMEDAD (%) CENIZAS (%) MATERIA ORGÁNICA (%) CARBONO TOTAL (%) 7,62 1,61 98,39 57,20 2.4. Residuos de otros cultivos leñosos y otros residuos Los residuos de biomasa se definen como materiales orgánicos generados en las actividades agrícolas, silvícolas y ganaderas, que pueden ser utilizados como una fuente de energía, es decir, como combustibles. Los residuos de biomasa más comunes que nos podemos encontrar en España procedentes de otros cultivos leñosos además del pistacho son: cáscara de avellana, cáscara de castaña, cáscara de almendra y hueso de aceituna. Además, resulta interesante conocer las características de los pellets para poder llevar a cabo una comparativa con el resto de residuos de biomasa y dado su aumento en el precio, poder encontrar una alternativa más económica mediante el aprovechamiento de la cáscara de pistacho con el fin de incrementar la sostenibilidad y los ingresos a los productores de este cultivo. Las características de los tipos de biomasa mencionados anteriormente y tenidos en cuenta en este estudio de viabilidad se encuentran explicadas de forma detallada en el A. I. ESTUDIO DE VIABILIDAD DEL APROVECHAMIENTO DE LA CÁSCARA DE PISTACHO DE UNA PLANTACIÓN UBICADA EN EL TÉRMINO MUNICIPAL DE PERALES (PALENCIA) PARA SU USO COMO COMBUSTIBLE CALORÍFICO 3. OBJETIVOS. Alumno: Inés Gómez Delgado UNIVERSIDAD DE VALLADOLID (CAMPUS DE PALENCIA) – E.T.S.I.I.A. Titulación de: Grado en Ingeniería Forestal y del Medio Natural 15 3. OBJETIVOS. ESTUDIO DE VIABILIDAD DEL APROVECHAMIENTO DE LA CÁSCARA DE PISTACHO DE UNA PLANTACIÓN UBICADA EN EL TÉRMINO MUNICIPAL DE PERALES (PALENCIA) PARA SU USO COMO COMBUSTIBLE CALORÍFICO 3. OBJETIVOS. Alumno: Inés Gómez Delgado UNIVERSIDAD DE VALLADOLID (CAMPUS DE PALENCIA) – E.T.S.I.I.A. Titulación de: Grado en Ingeniería Forestal y del Medio Natural 16 El pistacho es un fruto seco cuya producción se encuentra en constante aumento en España debido a que su rentabilidad actualmente es elevada por el incremento de su consumo entre otros frutos secos y a su precio tan prominente. Sin embargo, una parte de la producción se corresponde con un residuo, la cáscara de este fruto seco, de la cual no se puede obtener ningún beneficio económico por parte de los productores además de que puede provocar un importante impacto ambiental aumentando la contaminación y degradación del ecosistema. El objetivo de este estudio es evaluar la viabilidad que tendría el aprovechamiento de la cáscara de pistacho y, en concreto la obtenida en una explotación ubicada en el término municipal de Perales en Palencia, como biomasa para obtener energía calorífica. Se trata de aportar una utilidad al residuo de la cáscara con el fin de fomentar la sostenibilidad. Además, se aumentará el abanico de opciones de los diferentes tipos de biomasa existentes pudiendo suponer una solución al aumento de los precios de otras materias primas. Este objetivo responde a las competencias contempladas en la orden CIN/324/2009, de 9 de febrero, por la que se establecen los requisitos para la verificación de los títulos universitarios oficiales que habiliten para el ejercicio de la profesión de Ingeniero Técnico Forestal. En el “Apartado 3. Objetivos. - Competencias que los estudiantes deben adquirir” se citan entre otras las siguientes competencias afines a la temática objeto del presente Trabajo Fin de Grado (TFG): - Capacidad para medir, inventariar y evaluar los recursos forestales, aplicar y desarrollar las técnicas silvícolas y de manejo de todo tipo de sistemas forestales, parques y áreas recreativas, así como las técnicas de aprovechamiento de productos forestales maderables y no maderables. En el presente TFG, para el caso del residuo del pistacho que sería la cáscara. - Capacidad para caracterizar las propiedades anatómicas y tecnológicas de las materias primas forestales maderables y no maderables, así como de las tecnologías e industrias de estas materias primas. En el caso del presente TFG, aplicados al aprovechamiento de las diferentes alternativas de biomasa estudiadas. - Capacidad para diseñar, dirigir, elaborar, implementar e interpretar proyectos y planes, así como para redactar informes técnicos, memorias de reconocimiento, valoraciones, peritajes y tasaciones. En el caso del presente TFG relativo al estudio de viabilidad del aprovechamiento de la cáscara de pistacho de la plantación objeto de este estudio. - Capacidad para entender, interpretar y adoptar los avances científicos en el campo forestal, para desarrollar y transferir tecnología y para trabajar en un entorno multilingüe y multidisciplinar. Como se ha indicado anteriormente, en el presente TFG referente al aprovechamiento de la biomasa, siendo en este estudio la cáscara de pistacho, como combustible calorífico para diversos equipos de combustión. ESTUDIO DE VIABILIDAD DEL APROVECHAMIENTO DE LA CÁSCARA DE PISTACHO DE UNA PLANTACIÓN UBICADA EN EL TÉRMINO MUNICIPAL DE PERALES (PALENCIA) PARA SU USO COMO COMBUSTIBLE CALORÍFICO 4. CASO DE ESTUDIO. Alumno: Inés Gómez Delgado UNIVERSIDAD DE VALLADOLID (CAMPUS DE PALENCIA) – E.T.S.I.I.A. Titulación de: Grado en Ingeniería Forestal y del Medio Natural 17 4. CASO DE ESTUDIO. ESTUDIO DE VIABILIDAD DEL APROVECHAMIENTO DE LA CÁSCARA DE PISTACHO DE UNA PLANTACIÓN UBICADA EN EL TÉRMINO MUNICIPAL DE PERALES (PALENCIA) PARA SU USO COMO COMBUSTIBLE CALORÍFICO 4. CASO DE ESTUDIO. Alumno: Inés Gómez Delgado UNIVERSIDAD DE VALLADOLID (CAMPUS DE PALENCIA) – E.T.S.I.I.A. Titulación de: Grado en Ingeniería Forestal y del Medio Natural 18 4.1. Descripción de la plantación Para realizar el estudio de viabilidad del aprovechamiento de la cáscara de pistacho para su uso como combustible calorífico, se ha seleccionado concretamente una plantación de este cultivo ubicada en una finca en el término municipal de Perales perteneciente a la comarca de Tierra de Campos en la provincia de Palencia. Su localización se encuentra representada por un punto negro en la Figura 9 y uno verde en la Figura 10 y en la Figura 11 con sus límites marcados en verde. Esta plantación fue establecida en el año 1995 en el polígono 4 y está formada por cinco parcelas, en concreto desde la 5038 a la 5042 como se muestra en la Figura 12. Figura 9. Localización de la plantación en la Comunidad Autónoma de Castilla y León. Escala: 1:150.000. Fuente: Pinterest. Figura 10. Localización de la plantación en la provincia de Palencia. Escala: 1:120.000. Fuente: Wikipedia. ESTUDIO DE VIABILIDAD DEL APROVECHAMIENTO DE LA CÁSCARA DE PISTACHO DE UNA PLANTACIÓN UBICADA EN EL TÉRMINO MUNICIPAL DE PERALES (PALENCIA) PARA SU USO COMO COMBUSTIBLE CALORÍFICO 5. EVALUACIÓN DE ALTERNATIVAS. Alumno: Inés Gómez Delgado UNIVERSIDAD DE VALLADOLID (CAMPUS DE PALENCIA) – E.T.S.I.I.A. Titulación de: Grado en Ingeniería Forestal y del Medio Natural 25 Figura 13. Rendimientos de la producción de las variedades de pistacho de calibre grande. Fuente: Elaboración propia a partir de datos facilitados por la procesadora "Agroforestales Esla" (Villalpando). Como se muestra en la figura anterior, de 1.000 kg obtenidos de producción de pistacho de variedad de calibre grande, se producen: - 150 kg de pistachos vanos (15%). - 680 kg de pistachos que van a experimentar la venta directa (68%). - 170 kg de pistachos que van a ser cascados (17%) = 100 kg de cáscara (10%) + 70 kg de grano (7%). De esta forma, teniendo en cuenta y como se ha mencionado anteriormente que los pistachos vanos se tratan de la misma forma que la cáscara, de 1.000 kg de producción, 250 kg se consideran residuo (cáscara + pistachos vanos = 10% + 15%) y podrían ser aprovechados como combustible calorífico, es decir, el residuo se correspondería con un 25% de la producción. En el caso particular de la plantación objeto de este estudio, la producción pertenece a la variedad “Kerman”, variedad de fruto de calibre grande, de la que se han obtenido en la última campaña una totalidad de 6.963 kg. Sabiendo que la superficie de producción es de 16,40 ha, el rendimiento ha sido de aproximadamente 425 kg/ha. Como el porcentaje de residuo según lo explicado anteriormente, es decir, la suma del porcentaje de cáscara y de pistachos vanos es de un 25%, el residuo obtenido en la última campaña en esta plantación es de 1.741 kg. ESTUDIO DE VIABILIDAD DEL APROVECHAMIENTO DE LA CÁSCARA DE PISTACHO DE UNA PLANTACIÓN UBICADA EN EL TÉRMINO MUNICIPAL DE PERALES (PALENCIA) PARA SU USO COMO COMBUSTIBLE CALORÍFICO 5. EVALUACIÓN DE ALTERNATIVAS. Alumno: Inés Gómez Delgado UNIVERSIDAD DE VALLADOLID (CAMPUS DE PALENCIA) – E.T.S.I.I.A. Titulación de: Grado en Ingeniería Forestal y del Medio Natural 26 Figura 14. Rendimientos de la producción de las variedades de pistacho de calibre pequeño. Fuente: Elaboración propia a partir de datos facilitados por la procesadora "Agroforestales Esla" (Villalpando). En la Figura 14, sin embargo, se observa que, de 1.000 kg de producción obtenida de pistacho de variedad de calibre pequeño, se producen: - 150 kg de pistachos vanos (15%). - 850 kg de pistachos destinados al cascado (85%) = 510 kg de cáscara (51%) + 340 kg de grano (34%). Por tanto, el residuo total obtenido por 1.000 kg de producción en el caso de las variedades de calibre pequeño es de 660 kg sumando la cáscara y los pistachos vanos (51% + 15%), es decir, de un 66%. Todos los datos anteriores se recogen en la Tabla 10 en la que se realiza un análisis comparativo de los rendimientos de las variedades de calibre grande y de calibre pequeño. Además, en la Tabla 10 se recogen los rendimientos concretos de la plantación objeto del estudio situada en Perales correspondiente a una variedad de fruto de calibre grande, la variedad “Kerman”. Tabla 10. Rendimientos de la producción de pistacho dependiendo del calibre. Fuente: Elaboración propia a partir de datos facilitados por la procesadora “Agroforestales Esla” (Villalpando). VARIEDAD PISTACHOS VANOS VENTA DIRECTA CASCADO TOTAL RESIDUO TOTAL PRODUCCIÓN CÁSCARA GRANO CALIBRE GRANDE % 15% 68% 10% 7% 25% 100% KG 150 680 100 70 250 1.000 CALIBRE PEQUEÑO % 15% 0% 51% 34% 66% 100% KG 150 0 510 340 660 1.000 ESTUDIO DE VIABILIDAD DEL APROVECHAMIENTO DE LA CÁSCARA DE PISTACHO DE UNA PLANTACIÓN UBICADA EN EL TÉRMINO MUNICIPAL DE PERALES (PALENCIA) PARA SU USO COMO COMBUSTIBLE CALORÍFICO 5. EVALUACIÓN DE ALTERNATIVAS. Alumno: Inés Gómez Delgado UNIVERSIDAD DE VALLADOLID (CAMPUS DE PALENCIA) – E.T.S.I.I.A. Titulación de: Grado en Ingeniería Forestal y del Medio Natural 27 Tabla 11. Rendimientos de la plantación del municipio de Perales. Fuente: Elaboración propia a partir de datos facilitados por la procesadora "Agroforestales Esla" (Villalpando). RENDIMIENTOS DE LA PLANTACIÓN DE PERALES VARIEDAD “KERMAN” PISTACHOS VANOS VENTA DIRECTA CASCADO TOTAL RESIDUO TOTAL PRODUCCIÓN CÁSCARA GRANO PORCENTAJE 15% 68% 10% 7% 25% 100% KG 1.044 4.735 696 488 1.740 6.963 En la Tabla 12 se recoge un resumen del volumen de residuo obtenido de cada tipo de biomasa tanto en porcentaje como en kg por t de producción. Excepto en el caso del pistacho que se ha explicado anteriormente, el volumen de residuo de las diferentes alternativas consideradas en este estudio de viabilidad se encuentra desarrollado en el A. I. Tabla 12. Volumen de residuo obtenido de los diferentes tipos de biomasa. Fuente: Elaboración propia a partir de fuentes referidas en el A. I. RESIDUO VOLUMEN (%) VOLUMEN (kg/t producción) Cáscara de Pistacho Calibre Grande 25 250 Calibre Pequeño 66 660 Cáscara de Pistacho Plantación 25 250 Cáscara de Avellana 71 710 Cáscara de Castaña 10 100 Cáscara de Almendra 75 750 Hueso de Aceituna 15 150 Pellets - - El volumen de residuo obtenido correspondiente a la cáscara de pistacho de la plantación objeto es igual que el de la cáscara de pistacho procedente de variedades de calibre grande, es decir, de 250 kg por t de producción. Sin embargo, como se sabe que la producción total de la última campaña ha sido de 6.963 kg, el residuo total generado es de 1.740 kg. Los pellets son aprovechados al 100% dado que son un subproducto procedente de la madera. El volumen de residuo de la cáscara de castaña es de un 71% ya que se considera tanto la cáscara que supone un 65% de la producción como la cascarilla que supone un 6% de la misma como se explica detalladamente en el A. II. En conclusión, como se puede observar en la Tabla 12, los residuos que se generan en mayor proporción son la cáscara de almendra, la cáscara de avellana y la cáscara de pistacho procedente de variedades de calibre pequeño. 5.3. Equipos de combustión Los equipos de combustión son cualquier aparato en el que en su interior tiene lugar el proceso de combustión de algún combustible en estado sólido, líquido o gaseoso produciéndose así energía calorífica encargada de aumentar la temperatura de un fluido o de generar vapor. Existen diferentes tipos, pero los más relevantes son las calderas y las estufas. Una caldera tiene el principal objetivo de ofrecer agua caliente sanitaria y calor mientras que una estufa únicamente se fabrica con la finalidad de aportar calor en la estancia instalada. De forma más concreta, una caldera presenta la capacidad de calentar una mayor superficie además de en algunos casos ESTUDIO DE VIABILIDAD DEL APROVECHAMIENTO DE LA CÁSCARA DE PISTACHO DE UNA PLANTACIÓN UBICADA EN EL TÉRMINO MUNICIPAL DE PERALES (PALENCIA) PARA SU USO COMO COMBUSTIBLE CALORÍFICO 5. EVALUACIÓN DE ALTERNATIVAS. Alumno: Inés Gómez Delgado UNIVERSIDAD DE VALLADOLID (CAMPUS DE PALENCIA) – E.T.S.I.I.A. Titulación de: Grado en Ingeniería Forestal y del Medio Natural 28 poder aportar agua caliente sanitaria mientras que una estufa calentaría espacios más reducidos sin existir la posibilidad de dotar de agua caliente sanitaria. En este estudio, los equipos de combustión seleccionados por su mayor adecuación son las calderas. Las calderas son recipientes metálicos cerrados cuya función es producir vapor o calentar un fluido a una presión superior que la atmosférica y a una temperatura mayor a la del ambiente mediante la aplicación del calor procedente de la combustión de algún combustible sólido, líquido o gaseoso. Las calderas contienen una cámara donde tiene lugar la combustión gracias al aire comburente. Posteriormente, un intercambiador de calor se encarga de transmitir el calor producido por la combustión al fluido caloportador que a su vez se encarga de trasladar el calor a los puntos de consumo. Durante el aumento de la temperatura del fluido caloportador de una caldera, se ven implicados los siguientes tres mecanismos de transmisión de calor: - Conducción = tiene lugar debido al contacto directo entre el cuerpo de la caldera que contiene el fluido caloportador y la llama. - Radiación = el calor se transmite desde la llama a las paredes del hogar donde ocurre la combustión. - Convección = el calor es trasladado desde los humos calientes originados en la combustión a las partes metálicas que conforman la caldera. Existen diferentes tipos de calderas dependiendo del criterio de clasificación que se emplee: - Dependiendo de la posición relativa entre los gases de combustión y el fluido a calentar: o Calderas acuotubulares = el fluido a calentar es desplazado por el interior de los tubos y los gases de combustión viajan por el exterior de los mismos. o Calderas pirotubulares = los gases de combustión circulan por el interior de los tubos, pero en este caso, los tubos se encuentran sumergidos en el agua. En función de la disposición del haz tubular, las calderas pirotubulares se clasifican en: ▪ Calderas pirotubulares verticales = disposición del haz tubular desde la parte inferior a la parte superior de la caldera. ▪ Calderas pirotubulares horizontales = disposición del haz tubular desde la parte delantera a la trasera. En función del número de haces tubulares, estas calderas se clasifican en: ▪ Calderas pirotubulares de un paso de recorrido de los gases. ▪ Calderas pirotubulares de varios pasos de gases. - Atendiendo a la naturaleza del fluido caloportador y a la temperatura a la que se vaya a encontrar durante el proceso: o Calderas de agua caliente = en este tipo de calderas, el fluido caloportador es el agua y su temperatura máxima de servicio es menor de 100 ⁰C. o Calderas de agua sobrecalentada = en este caso, el fluido caloportador es el agua sometida a presión y su temperatura máxima de servicio supera los 100 ⁰C. o Calderas de vapor = el fluido caloportador es vapor de agua. o Calderas de fluido térmico = el fluido caloportador es diferente al agua. - Según el tipo de combustible empleado para generar calor, las calderas se clasifican en: o Calderas eléctricas = requieren de energía eléctrica y en ellas no se produce el proceso de la combustión. o Calderas de combustibles líquidos = calderas alimentadas por gasoil que debe ser almacenado en la vivienda. ESTUDIO DE VIABILIDAD DEL APROVECHAMIENTO DE LA CÁSCARA DE PISTACHO DE UNA PLANTACIÓN UBICADA EN EL TÉRMINO MUNICIPAL DE PERALES (PALENCIA) PARA SU USO COMO COMBUSTIBLE CALORÍFICO 5. EVALUACIÓN DE ALTERNATIVAS. Alumno: Inés Gómez Delgado UNIVERSIDAD DE VALLADOLID (CAMPUS DE PALENCIA) – E.T.S.I.I.A. Titulación de: Grado en Ingeniería Forestal y del Medio Natural 29 o Calderas de combustibles sólidos = calderas de biomasa o de pellets que emplean combustibles vegetales para su funcionamiento siendo así un tipo de calderas sostenibles. o Calderas de combustibles gaseosos = estas calderas se alimentan mediante gas. ▪ Calderas de gas butano = el gas butano es suministrado mediante bombonas, aunque suelen ser poco eficaces. ▪ Calderas de gas propano = este gas se puede suministrar de distintas formas bien sea a granel, encauzado… ▪ Calderas de gas natural = requiere de una instalación para permitir la conexión de las calderas a la red de suministro siendo un gas ecológico y de precio reducido. - En función del sistema de funcionamiento, existen tres distintos tipos de calderas: o Calderas estancas = obtienen el oxígeno del exterior y los gases generados por la caldera son expulsados a su exterior. Son calderas muy seguras debido a que presentan una cámara de combustión aislada de forma hermética del ambiente de la sala en que se encuentran instaladas. o Calderas de gas condensación = el calor generado por el enfriamiento del vapor de agua del interior del humo de la combustión de las calderas mixtas es reutilizado para precalentar el agua sanitaria. o Calderas atmosféricas = poseen un compartimento de combustión abierto, de tal manera que, el aire empleado para la combustión es el que se encuentra en la estancia donde se encuentran instaladas. Actualmente, según la normativa vigente, este tipo de calderas ya no se pueden instalar. Una vez detallados los diferentes tipos de calderas, en este estudio únicamente se van a valorar las calderas de combustibles sólidos, y más concretamente las policombustible, es decir, las calderas de biomasa que tienen la capacidad de alimentarse empleando cáscara de pistacho o cualquiera de las alternativas valoradas a lo largo de este estudio. Para buscar las calderas de biomasa más adecuadas, primero hay que elegir la potencia ideal de la caldera. Para ello, es importante conocer la superficie destinada a ser calentada. En el caso de este estudio de viabilidad, se va a suponer que se requiere una caldera para alimentar el proceso de secado de una procesadora de pistacho y otra caldera para calentar una vivienda completa de 144 m2, debido a que, según los datos del Catastro se trata del tamaño medio de las casas en España. Para ello, es necesario conocer que se requiere aproximadamente 1 kW de potencia por cada 10 m2 de superficie, por lo que, en el caso de una vivienda de 144 m2, como se ha considerado anteriormente, la potencia total necesaria de la caldera es de 14,4 kW, es decir, de 15 kW como mínimo. 5.3.1. Equipos de combustión industriales Los equipos de combustión industriales se caracterizan por tener potencias más elevadas que las domésticas y, por tanto, un tamaño también mayor siendo así ideales para un procesado que requiera de unas mayores dimensiones como puede ser el secado del pistacho. Es importante distinguir entre equipos de combustión con cogeneración o sin ella tanto por su funcionamiento como por su sostenibilidad y rentabilidad. ESTUDIO DE VIABILIDAD DEL APROVECHAMIENTO DE LA CÁSCARA DE PISTACHO DE UNA PLANTACIÓN UBICADA EN EL TÉRMINO MUNICIPAL DE PERALES (PALENCIA) PARA SU USO COMO COMBUSTIBLE CALORÍFICO 5. EVALUACIÓN DE ALTERNATIVAS. Alumno: Inés Gómez Delgado UNIVERSIDAD DE VALLADOLID (CAMPUS DE PALENCIA) – E.T.S.I.I.A. Titulación de: Grado en Ingeniería Forestal y del Medio Natural 30 5.3.1.1. Equipos de combustión industriales con cogeneración El proceso de cogeneración permite generar dos tipos de energía, la electricidad y el calor, al mismo tiempo partiendo de una única fuente de energía que, en este caso, será un combustible sólido y más concretamente, la cáscara de pistacho. Se estima que un equipo de combustión con cogeneración es capaz de aprovechar un 85-90% de toda la energía primaria mientras que un equipo de combustión encargado de generar electricidad de forma convencional, aprovecha únicamente un 30-40% del total. De esta forma, un equipo de combustión con cogeneración se trata de un sistema de producción de energía más sostenible y respetuoso con el medio ambiente. El sistema ORC (Ciclo Orgánico Rankine) o de cogeneración se basa en un tipo de turbina que posee el mismo funcionamiento que una de vapor convencional encargada de transformar la energía térmica en energía eléctrica. La excepción de este sistema es que el fluido orgánico que vaporiza presenta una velocidad de rotación menor en la turbina, una inexistencia de erosión en las partes mecánicas y una presión reducida de trabajo. Los sistemas de cogeneración alimentados con biomasa, como sería este caso, producen energía tal y como se muestra en la Figura 15. Figura 15. Funcionamiento de una caldera con cogeneración. Fuente: SUGIMAT S.L. Tal y como se muestra en la figura anterior, una caldera de fluido térmico se encarga de ceder o bien el calor proveniente de la combustión de la biomasa o bien directamente el residuo sólido al fluido térmico. Posteriormente, es intercambiado con el fluido orgánico responsable de mover la turbina para que tenga lugar la producción de energía. Existen varios fabricantes que diseñan calderas industriales con cogeneración que son los siguientes: - Kohlbach (Austria) diseña calderas de aceite térmico, que poseen una salida nominal de la caldera de entre 3.300 y 12.000 kW de potencia y producen energía eléctrica y calor mediante una turbina ORC. ESTUDIO DE VIABILIDAD DEL APROVECHAMIENTO DE LA CÁSCARA DE PISTACHO DE UNA PLANTACIÓN UBICADA EN EL TÉRMINO MUNICIPAL DE PERALES (PALENCIA) PARA SU USO COMO COMBUSTIBLE CALORÍFICO 5. EVALUACIÓN DE ALTERNATIVAS. Alumno: Inés Gómez Delgado UNIVERSIDAD DE VALLADOLID (CAMPUS DE PALENCIA) – E.T.S.I.I.A. Titulación de: Grado en Ingeniería Forestal y del Medio Natural 31 Existe la posibilidad de que presente conductos múltiples distribuidos con el fin de funcionar de forma continua durante un largo período de tiempo hasta con combustibles heterogéneos como puede ser la corteza. También puede poseer sistemas de tres conductos de humos rentables y que permiten el ahorro de espacio en configuración en espiral. - Calderería López Hermanos, S.A. (España) diseña una gran variedad de calderas de vapor con cogeneración: o Caldera de vapor de cogeneración CRP o Caldera de agua caliente de cogeneración CRPA o Caldera de vapor mixta CRM o Caldera de agua caliente de cogeneración CAG o Caldera de vapor acuotubular de cogeneración CRA Las calderas de agua caliente van a ser descartadas dado que el principal objetivo de este estudio es la obtención de energía en forma de calor con el objetivo de aumentar la temperatura de una estancia o de emplear este calor para procesos como puede ser el secado del pistacho y no de dotar de agua caliente sanitaria. De esta forma, las calderas industriales con cogeneración de este fabricante a tener en cuenta en este estudio son: o Caldera de vapor de cogeneración CRP = Caldera del tipo pirotubular, presenta tubos de diferentes diámetros dependiendo de la naturaleza de los humos de calentamiento, configuración horizontal, y, posibilidad de incorporar economizador y precalentador. Además, según las necesidades de la planta, la caldera puede presentar las siguientes configuraciones: ▪ Simple = únicamente recuperación. ▪ Mixta = recuperación y quemador. ▪ Múltiple entrada de humos = el lado de los gases de forma separada y el lado del agua de forma común. o Caldera de vapor mixta CRM = Caldera del tipo pirotubular, presenta tubos de diferentes diámetros dependiendo de la naturaleza de los humos de calentamiento, configuración horizontal. y, posibilidad de incorporar economizador. Dependiendo de las necesidades de la planta, la caldera puede poseer una o varias entradas de humos. o Caldera de vapor acuotubular de cogeneración CRA = Caldera del tipo acuotubular, gran superficie de calefacción en poco espacio, y, posibilidad de incorporar economizador y precalentador. - SUGIMAT S.L. (Francia) fabrica plantas de cogeneración para casos especializados como puede ser el de una caldera de vapor alimentada con orujo de aceituna en la provincia de Jaén para la mayor fábrica de aceite de oliva de Europa. La caldera para esta situación presenta una potencia térmica de 11 MW siendo capaz de producir 15 t/h de vapor. Este modelo de caldera se encuentra fabricado empleando el diseño del modelo “Ecknokessel” de ERK (Alemania). ERK se encarga de diseñar calderas especiales que son sistemas capaces de satisfacer necesidades individualizadas como es el caso de la producción simultánea de vapor y agua caliente, es decir, de la cogeneración. Además, estas calderas pueden alimentarse empleando cualquier tipo de combustible. En el caso particular del presente estudio de viabilidad, se encargarían de diseñar una caldera de vapor específica que permitiese el quemado de la cáscara de pistacho para la producción de energía tanto en forma de calor como eléctrica. ESTUDIO DE VIABILIDAD DEL APROVECHAMIENTO DE LA CÁSCARA DE PISTACHO DE UNA PLANTACIÓN UBICADA EN EL TÉRMINO MUNICIPAL DE PERALES (PALENCIA) PARA SU USO COMO COMBUSTIBLE CALORÍFICO 5. EVALUACIÓN DE ALTERNATIVAS. Alumno: Inés Gómez Delgado UNIVERSIDAD DE VALLADOLID (CAMPUS DE PALENCIA) – E.T.S.I.I.A. Titulación de: Grado en Ingeniería Forestal y del Medio Natural 32 El precio y las características específicas de cada tipo de caldera industrial no se puede conocer dado que depende de las dimensiones requeridas y específicas del proceso que se va a llevar a cabo. Esto se debe calcular de forma individualizada por parte del fabricante para que el equipo resultado sea lo más eficiente y óptimo posible. 5.3.1.2. Equipos de combustión industriales sin cogeneración Los equipos de combustión industriales sin cogeneración son equipos que no experimentan este proceso y, por tanto, son menos eficientes que los anteriores produciendo únicamente o bien energía térmica o bien energía eléctrica. No se van a tener en cuenta las calderas de agua caliente ya que no es el fin de este estudio, únicamente se van a valorar las destinadas a producir energía en forma de calor. Estos equipos son producidos por los mismos fabricantes que los que experimentan el proceso de cogeneración: - Kohlbach (Austria) se encarga de diseñar calderas de vapor que poseen una salida nominal de entre 400 y 15.000 kW de potencia y producen energía eléctrica mediante una turbina o motor de vapor. Además, su presión de funcionamiento comprende entre 0,5 y 40 bar. - Calderería López Hermanos, S.A. (España) fabrica diferentes tipos de calderas de vapor que no experimentan el proceso de cogeneración: o Caldera de vapor pirotubular GVL-H = Caldera del tipo pirotubular, disposición horizontal con hogar interior centrado, combustión completa dentro del hogar, hogar rodeado y refrigerado por agua, y, el humo generado invierte su sentido de circulación aprovechando así al máximo su calor. El hogar en una caldera es la parte donde se encuentran las temperaturas más altas dado que es lugar de la misma donde se quema el combustible. o Caldera de vapor pirotubular CBC = Caldera del tipo pirotubular, el hogar es interior del tipo horizontal centrado, la combustión es completa dentro del hogar, y, el humo producido retorna al hogar con el objetivo de aprovechar al máximo el calor. o Caldera de vapor acuotubular CIT = Caldera del tipo acuotubular, configuración en delta, con tabiquería externa refractaria, y, presenta tres pasos de humos con paredes de agua. Los tubos de caldera van a estar conectados a los colectores que componen la caldera. - ERK (Alemania) se encarga de diseñar diversos tipos de calderas entre las que se encuentran las calderas pirotubulares, ideales para el empleo de forma industrial. En las calderas pirotubulares, los gases de combustión atraviesan el horno y varios tubos de humo para que se produzca vapor y agua caliente. El fabricante ERK se encarga de producir este tipo de calderas, pero de forma compacta y presentando un bajo coste. 5.3.2. Equipos de combustión domésticos Las calderas domésticas son las calderas que se emplean para el calentamiento de las viviendas además de tener la capacidad en ocasiones de dotarlas de agua caliente sanitaria. Las calderas policombustible tienen la capacidad de alimentarse mediante diferentes tipos de biomasa entre los que se pueden encontrar la leña, el carbón, los pellets, el hueso de aceituna, la cáscara de pistacho… ESTUDIO DE VIABILIDAD DEL APROVECHAMIENTO DE LA CÁSCARA DE PISTACHO DE UNA PLANTACIÓN UBICADA EN EL TÉRMINO MUNICIPAL DE PERALES (PALENCIA) PARA SU USO COMO COMBUSTIBLE CALORÍFICO 5. EVALUACIÓN DE ALTERNATIVAS. Alumno: Inés Gómez Delgado UNIVERSIDAD DE VALLADOLID (CAMPUS DE PALENCIA) – E.T.S.I.I.A. Titulación de: Grado en Ingeniería Forestal y del Medio Natural 33 5.3.2.1. Equipos de combustión domésticos con cogeneración En el caso de los equipos de combustión domésticos, no se habla de cogeneración sino de microcogeneración, es decir, de cogeneración doméstica, el proceso que permite producir energía térmica y eléctrica simultáneamente. En el proceso de la microcogeneración, la energía eléctrica se genera a través de un alternador que se encuentra acoplado a un eje que gira gracias a un motor. La energía térmica es generada empleando los gases de escape y el agua de refrigeración del motor pudiendo así convertir la energía térmica en agua caliente bien para calefacción o para la obtención de agua caliente sanitaria. El funcionamiento de la microcogeneración se encuentra representado gráficamente en la Figura 16. Figura 16. Funcionamiento de la microcogeneración. Fuente: OCU, 2023. Los fabricantes de las calderas domésticas que experimentan el proceso de microcogeneración son los siguientes: - ENERGYLAB (España) ha diseñado una caldera policombustible con una potencia de 60 kW que permite obtener agua caliente de una temperatura de hasta 90 ⁰C y es capaz de experimentar el proceso de microcogeneración, es decir, de producir energía eléctrica (hasta 4,4 kW) y térmica al mismo tiempo. La potencia de esta caldera es ideal e incluso sobrada para el calentamiento de una vivienda de tamaño medio en España. - BaxiRoca se encarga de fabricar calderas de microcogeneración con el fin de producir energía eléctrica y térmica al mismo tiempo que pueden ser: o Caldera Stirling Motor Company = Caldera con motor de combustión externa que emplea el helio como gas de trabajo utilizado. o Caldera CHP de motor interno = Caldera que funciona mediante el accionamiento de una turbina conectada al generador eléctrico encargado de producir electricidad. ESTUDIO DE VIABILIDAD DEL APROVECHAMIENTO DE LA CÁSCARA DE PISTACHO DE UNA PLANTACIÓN UBICADA EN EL TÉRMINO MUNICIPAL DE PERALES (PALENCIA) PARA SU USO COMO COMBUSTIBLE CALORÍFICO 5. EVALUACIÓN DE ALTERNATIVAS. Alumno: Inés Gómez Delgado UNIVERSIDAD DE VALLADOLID (CAMPUS DE PALENCIA) – E.T.S.I.I.A. Titulación de: Grado en Ingeniería Forestal y del Medio Natural 34 o Caldera de Fuel Cell CHP = Caldera que posee una celda de combustible encargada de convertir la energía química de forma directa en corriente eléctrica maximizando así la eficiencia. - BAXI fabrica equipos de microcogeneración denominados “Dachs”, ideales para satisfacer las necesidades energéticas para calefacción, agua caliente sanitaria y electricidad de diferentes instalaciones como pueden ser las viviendas. Sin embargo, estos equipos se encuentran alimentados con gas y no valoran la posibilidad de que sean alimentados con biomasa como la cáscara de pistacho. 5.3.2.2. Equipos de combustión domésticos sin cogeneración Las calderas domésticas policombustible que no experimentan el proceso de microcogeneración y poseen como mínimo una potencia de 15 kW existentes en el mercado, es decir, las ideales para calentar una vivienda de tamaño medio, se encuentran nombradas y detalladas a continuación. - Caldera de biomasa Domusa BioClass HM16 OD = Su potencia es de 15,6 kW; se encuentra alimentada con pellet, hueso de aceituna o cáscara de pistacho entre otros; su precio es de 4.962 € sin considerar la instalación de las infraestructuras oportunas; y se emplea para calefacción, pero con opción a ser capaz de dotar de agua caliente sanitaria. - Caldera policombustible SFL 3 = Su potencia es de 22 kW; se encuentra alimentada con pellet, leña o carbón; su precio es de 2.920 €; y se emplea únicamente para calefacción. - Caldera policombustible SFL 4 = Su potencia es de 30 kW; se encuentra alimentada con pellet, leña o carbón; su precio es de 3.284 €; y se emplea únicamente para calefacción. - Caldera policombustible SFL 6 = Su potencia es de 42 kW; se encuentra alimentada con pellet, leña o carbón; su precio es de 4.008 €; y se emplea únicamente para calefacción. Anteriormente, se recogen las características más importantes de cada modelo a tener en cuenta a la hora de elegir la caldera más adecuada: - La potencia que hace referencia a la cantidad de calor que genera y se encuentra relacionada con la superficie a calentar. - El tipo de combustible por el que se alimenta la caldera que puede ser pellet, leña o carbón que son los más comunes y otros alternativos más sostenibles como el hueso de aceituna, la cáscara de almendra o la cáscara de pistacho. - El precio que cuesta cada modelo de caldera. - El uso al que se encuentra destinada la caldera que o bien puede ser únicamente para calefacción o para la obtención de agua caliente sanitaria o bien para ambos usos. 5.4. Ingeniería del Proceso La cáscara de pistacho es un residuo rígido procedente de este fruto cuya forma puede suponer problemas a la hora de alimentar los diferentes equipos de combustión. Para solucionarlo, se valoran las distintas alternativas de incorporación de la cáscara a las calderas tal y como se comenta a continuación. 5.4.1. Peletizado El peletizado es un método por el que un material, como puede ser la madera o en este caso, la cáscara de pistacho, previamente astillado es comprimido reduciendo así su humedad y convirtiéndolo en forma de gránulo o pellet. ESTUDIO DE VIABILIDAD DEL APROVECHAMIENTO DE LA CÁSCARA DE PISTACHO DE UNA PLANTACIÓN UBICADA EN EL TÉRMINO MUNICIPAL DE PERALES (PALENCIA) PARA SU USO COMO COMBUSTIBLE CALORÍFICO 6. DETERMINACIÓN DE ALTERNATIVAS. Alumno: Inés Gómez Delgado UNIVERSIDAD DE VALLADOLID (CAMPUS DE PALENCIA) – E.T.S.I.I.A. Titulación de: Grado en Ingeniería Forestal y del Medio Natural 41 6.2. Elección del Equipo de Combustión 6.2.1. Elección del equipo de combustión a nivel industrial con cogeneración Los posibles equipos de combustión industriales a emplear que tienen la capacidad de experimentar el proceso de cogeneración se recogen en la Tabla 14. Tabla 14. Equipos de combustión industriales con cogeneración. Fuente: Elaboración propia. FABRICANTE MODELO TIPO POTENCIA DISPOSICIÓN CARACTERÍSTICAS ESPECÍFICAS Kohlbach - - 3.300 – 12.000 kW - Alimentación por turbina ORC Funcionamiento continuo durante un largo período de tiempo Calderería López Hermanos S.A. CRP Pirotubular - - Posibilidad de incorporar el economizador y precalentador CRM Pirotubular - Horizontal Posibilidad de incorporar el economizador CRA Acuotubular - Horizontal Posibilidad de incorporar el economizador y precalentador ERK - - - - Equipos individualizados Policombustible Como se ha explicado anteriormente, la diferencia entre las calderas acuotubulares y pirotubulares es que en las primeras los gases de combustión viajan por el exterior de los tubos mientras que en las segundas circulan por el interior de los mismos. Las calderas acuotubulares son mejores en el caso de que se requiera una mayor capacidad térmica, eficiencia y seguridad en condiciones de presiones elevadas. Sin embargo, las calderas pirotubulares destacan por poseer un mejor rendimiento y ser más sencillas de operar. Además, la disposición horizontal de las calderas se caracteriza por facilitar las labores de mantenimiento, y, en especial del quemador, que queda a una altura a la que se alcanza perfectamente sin necesidad de emplear medios auxiliares como escaleras o plataformas para trabajos en altura. También es importante conocer qué son un economizador y un precalentador. Un economizador es un simple dispositivo con una gran eficiencia que se encarga de absorber la energía en forma de calor procedente del gas de combustión de la caldera y es transferida al agua. Sin embargo, un precalentador es el responsable de intercambiar calor aprovechando los gases de escape de la combustión con el fin de aumentar la temperatura del agua de alimentación del generador de vapor que atraviesa el interior del tubo de este generador. Los guiones tanto en la tabla anterior como en las posteriores que se encargan de comparar los diferentes equipos de combustión, hacen referencia al desconocimiento de los datos a los que se refieren. ESTUDIO DE VIABILIDAD DEL APROVECHAMIENTO DE LA CÁSCARA DE PISTACHO DE UNA PLANTACIÓN UBICADA EN EL TÉRMINO MUNICIPAL DE PERALES (PALENCIA) PARA SU USO COMO COMBUSTIBLE CALORÍFICO 6. DETERMINACIÓN DE ALTERNATIVAS. Alumno: Inés Gómez Delgado UNIVERSIDAD DE VALLADOLID (CAMPUS DE PALENCIA) – E.T.S.I.I.A. Titulación de: Grado en Ingeniería Forestal y del Medio Natural 42 Atendiendo a la tabla anterior y teniendo en cuenta cada una de las características descritas anteriormente, dentro de los diferentes fabricantes y los distintos modelos existentes, el equipo de combustión más adecuado sería el generado por ERK dado que dispone de equipos individualizados y puede ser alimentado mediante una diversidad de combustibles, es decir, son equipos de combustión policombustible. Por tanto, podrían abastecerse empleando la cáscara de pistacho. Para conocer el precio de estos equipos de combustión, así como sus características concretas, sería necesario saber la potencia adecuada para satisfacer las necesidades de la actividad donde se van a emplear estos equipos. Por este motivo, también ERK es la mejor opción dado que se adapta a las condiciones impuestas por el cliente. 6.2.2. Elección del equipo de combustión a nivel industrial sin cogeneración En el caso de los equipos de combustión industriales que no experimentan el proceso de cogeneración, las distintas opciones se encuentran recogidas en la Tabla 15. Tabla 15. Equipos de combustión industriales sin cogeneración. Fuente: Elaboración propia. FABRICANTE MODELO TIPO DISPOSICIÓN HOGAR CARACTERÍSTICAS ESPECÍFICAS Kohlbach - - - - Potencia = 400 – 15.000 kW Presión = 0,5 – 40 bar Turbina o motor de vapor Calderería López Hermanos S.A. GVL-H Pirotubular Horizontal Hogar interior centrado Combustión completa dentro del hogar El humo invierte el sentido de circulación CBC Pirotubular - Hogar horizontal centrado Combustión completa dentro del hogar El humo retorna al hogar CIT Acuotubular En delta - Tabiquería externa refractaria Tres pasos de humos ERK - Pirotubular - - Compactas Bajo coste Los gases atraviesan el horno y varios tubos Las calderas con configuración en delta son principalmente empleadas para la generación de agua caliente sanitaria con un alto rendimiento y empleando un sistema de calentamiento indirecto. El significado del resto de características como el de los diferentes tipos de calderas o la disposición en horizontal de las mismas se ha explicado en el apartado anterior. Por tanto, teniendo en cuenta la Tabla 15, el equipo de combustión industrial que no experimenta el proceso de cogeneración más oportuno sería el fabricado por ERK dado que ESTUDIO DE VIABILIDAD DEL APROVECHAMIENTO DE LA CÁSCARA DE PISTACHO DE UNA PLANTACIÓN UBICADA EN EL TÉRMINO MUNICIPAL DE PERALES (PALENCIA) PARA SU USO COMO COMBUSTIBLE CALORÍFICO 6. DETERMINACIÓN DE ALTERNATIVAS. Alumno: Inés Gómez Delgado UNIVERSIDAD DE VALLADOLID (CAMPUS DE PALENCIA) – E.T.S.I.I.A. Titulación de: Grado en Ingeniería Forestal y del Medio Natural 43 se trata de un equipo compacto, pero de bajo coste además de adaptarse a las necesidades de la actividad para la que se requiera. Es de tipo pirotubular siendo así más sencillo de manejar y con un rendimiento elevado. Para conocer el precio exacto de estos equipos de combustión, así como sus características concretas, sería necesario saber la potencia adecuada para satisfacer las necesidades de la actividad donde se van a emplear estos equipos. 6.2.3. Elección del equipo de combustión doméstico con cogeneración Los equipos de combustión domésticos que presentan cogeneración se encuentran recogidos para realizar una comparativa en la Tabla 16. Tabla 16. Equipos de combustión domésticos con cogeneración. Fuente: Elaboración propia. FABRICANTE MODELO CARACTERÍSTICAS ESPECÍFICAS ENERGYLAB - Policombustible Potencia = 60 kW Agua caliente hasta T = 90 ⁰C BaxiRoca Stirling Motor Company Motor de combustión externa Helio como gas de trabajo CHP de motor interno Turbina conectada a un generador eléctrico Fuel Cell CHP Celda de combustible = Conversión directa de energía química a energía eléctrica BAXI - Satisfacción de necesidades energéticas para calefacción, agua caliente sanitaria y electricidad Según la Tabla 16, el equipo de combustión doméstico más adecuado para el calentamiento de una casa en la que como hemos supuesto anteriormente se necesitaría una potencia de 15 kW, sería el diseñado por ENERGYLAB. Esto se debe a que la caldera diseñada por este fabricante es policombustible, es decir, puede alimentarse empleando diferentes tipos de combustible entre los que se encontraría la cáscara de pistacho. Además, presenta una potencia de 60 kW, satisfaciendo sobradamente las necesidades requeridas y a mayores, es capaz de aportar agua caliente sanitaria con una temperatura de hasta 90 ⁰C. También es importante tener en cuenta que ENERGYLAB es un fabricante español, por lo que dispondrá de un mayor servicio técnico que otros fabricantes en nuestro país y resulta interesante apoyar a las empresas españolas. 6.2.4. Elección del equipo de combustión doméstico sin cogeneración Las características principales de los posibles modelos de calderas domésticas policombustible que no experimentan el proceso de cogeneración adecuadas para el tamaño de la vivienda que se ha considerado en este estudio se encuentran detalladas en la Tabla 17. Prestando atención a la tabla siguiente y valorando todas las características de cada modelo de equipo de combustión y las necesidades requeridas, el modelo de caldera más adecuado sería el “Domusa BioClass HM16 OD” dado que, a pesar de su precio más elevado en comparación al resto, la potencia que posee es la ideal siendo de 15,6 kW ya que se necesita una potencia aproximada de unos 15 kW. ESTUDIO DE VIABILIDAD DEL APROVECHAMIENTO DE LA CÁSCARA DE PISTACHO DE UNA PLANTACIÓN UBICADA EN EL TÉRMINO MUNICIPAL DE PERALES (PALENCIA) PARA SU USO COMO COMBUSTIBLE CALORÍFICO 6. DETERMINACIÓN DE ALTERNATIVAS. Alumno: Inés Gómez Delgado UNIVERSIDAD DE VALLADOLID (CAMPUS DE PALENCIA) – E.T.S.I.I.A. Titulación de: Grado en Ingeniería Forestal y del Medio Natural 44 Además, el uso de este modelo es principalmente para calefacción con opción a dotar de agua caliente sanitaria a la vivienda mientras que el resto de modelos únicamente pueden ser utilizados para la calefacción. También es importante tener en cuenta que este modelo se encuentra preparado para el empleo de cualquier combustible además de la leña, el carbón o los pellets como pueden ser el hueso de aceituna o la cáscara de pistacho entre otros. Sin embargo, los otros modelos de calderas únicamente pueden alimentarse con leña, carbón o pellets a los que tendrían que incorporarse determinados acoples para que se pudiesen emplear combustibles como la cáscara de pistacho. Tabla 17. Características principales de las calderas domésticas policombustible existentes en el mercado. Fuente: Elaboración propia. MODELO DE CALDERA POTENCIA (kW) TIPO DE COMBUSTIBLE PRECIO (€) USO Domusa BioClass HM16 OD 15,6 Pellet, hueso de aceituna, cáscara de pistacho… 4.962 Calefacción con opción a agua caliente SFL 3 22 Pellet, leña, carbón… 2.920 Calefacción SFL 4 30 Pellet, leña, carbón… 3.284 Calefacción SFL 6 42 Pellet, leña, carbón… 4.008 Calefacción 6.3. Elección de la Ingeniería del Proceso La cáscara de pistacho es un residuo que puede ser empleado para la alimentación de diversos equipos de combustión, pero para ello puede incorporarse en diferentes estados como se ha detallado en el estudio de alternativas de la “Ingeniería del Proceso”. Todos los procesos han sido correctamente definidos excepto el de trituración cuya opción más adecuada es empleando un procesado de triturado de impacto dado el material tratado. Para ello, se va a emplear un molino de martillos encargado de moler y aplastar el material en cuestión. El coste del triturado empleando un molino de martillos según (Generador de Precios CYPE. España) es de 0,97 €/m3, que expresado en €/kg: 0,97 € m3×1 m3 280 kg = 𝟎, 𝟎𝟎𝟑𝟓 € 𝐤𝐠 Para ello, se ha considerado que la cáscara de pistacho presenta por término medio según (AgroBioHeat, 2015) una densidad de 280 kg/m3. El coste del triturado en €/t es de: 0,0035 €/kg ×1000 kg 1 t = 𝟑, 𝟓𝟎 €/𝐭 Por tanto, el precio de la cáscara de pistacho que experimente el proceso del triturado es de: 0,21 € kg (Cáscara Pistacho)+ 0,0035 € kg (Triturado)= 𝟎,𝟐𝟏𝟑𝟓 € 𝐤𝐠 =𝟐𝟏𝟑,𝟓 €/𝐭 ESTUDIO DE VIABILIDAD DEL APROVECHAMIENTO DE LA CÁSCARA DE PISTACHO DE UNA PLANTACIÓN UBICADA EN EL TÉRMINO MUNICIPAL DE PERALES (PALENCIA) PARA SU USO COMO COMBUSTIBLE CALORÍFICO 6. DETERMINACIÓN DE ALTERNATIVAS. Alumno: Inés Gómez Delgado UNIVERSIDAD DE VALLADOLID (CAMPUS DE PALENCIA) – E.T.S.I.I.A. Titulación de: Grado en Ingeniería Forestal y del Medio Natural 45 Una vez conocido el coste del triturado, se puede llevar a cabo una comparativa de los distintos procesados posibles de la cáscara de pistacho responsable de alimentar los equipos de combustión. Las características principales de estas alternativas se encuentran recogidas en la Tabla 18. Tabla 18. Análisis comparativo de las posibles alternativas del procesado de la cáscara de pistacho para su incorporación como combustible. Fuente: Elaboración propia. PROCESO COSTE VENTAJAS INCONVENIENTES Peletizado 0,45 €/kg = 450 €/t Homogeneidad del combustible Coste elevado y mayor tiempo necesario para su producción Triturado 0,0035 €/kg = 3,50 €/t Homogeneidad del combustible Coste bajo Tiempo intermedio necesario para su producción Ausencia de Procesado 0 €/kg = 0 €/t Coste nulo Irregularidad del combustible lo que puede provocar atascamientos Atendiendo a los detalles de la tabla anterior, el proceso del peletizado de la cáscara de pistacho se trata de un método cuyo coste es bastante elevado, aunque logra que el combustible sea homogéneo. La ausencia de procesado supone un coste nulo pero el combustible continúa siendo irregular pudiendo atascar y ocasionar desperfectos en los equipos de combustión. Por todos estos motivos, el triturado de la cáscara de pistacho empleando un molino de martillos es el método más adecuado dado que presenta un coste mucho menor que el peletizado y logra que el combustible encargado de alimentar las calderas posea una alta homogeneidad evitando posibles atascos de las mismas. ESTUDIO DE VIABILIDAD DEL APROVECHAMIENTO DE LA CÁSCARA DE PISTACHO DE UNA PLANTACIÓN UBICADA EN EL TÉRMINO MUNICIPAL DE PERALES (PALENCIA) PARA SU USO COMO COMBUSTIBLE CALORÍFICO 7. ESTUDIO ECONÓMICO. Alumno: Inés Gómez Delgado UNIVERSIDAD DE VALLADOLID (CAMPUS DE PALENCIA) – E.T.S.I.I.A. Titulación de: Grado en Ingeniería Forestal y del Medio Natural 46 7. ESTUDIO ECONÓMICO. ESTUDIO DE VIABILIDAD DEL APROVECHAMIENTO DE LA CÁSCARA DE PISTACHO DE UNA PLANTACIÓN UBICADA EN EL TÉRMINO MUNICIPAL DE PERALES (PALENCIA) PARA SU USO COMO COMBUSTIBLE CALORÍFICO 7. ESTUDIO ECONÓMICO. Alumno: Inés Gómez Delgado UNIVERSIDAD DE VALLADOLID (CAMPUS DE PALENCIA) – E.T.S.I.I.A. Titulación de: Grado en Ingeniería Forestal y del Medio Natural 47 7.1. Rendimientos de la plantación de pistacho ubicada en Perales La plantación de pistacho de la variedad “Kerman” ubicada en el término municipal de Perales en la provincia de Palencia que se encuentra en el polígono 4 en las parcelas desde la 5038 a la 5042 presenta una superficie total de 16,40 ha. La producción obtenida en la última campaña en esta plantación ha sido de 6.963 kg, es decir, de 424,56 kg/ha. La producción se divide en un porcentaje de pistachos vanos, en otro de pistachos destinados a la venta directa y en un último de pistachos que van a experimentar el cascado tal como se recogía en la Tabla 10. De esta forma, los 6.963 kg se dividen en: - Pistachos vanos = 1.044 kg - Pistachos destinados a venta directa = 4.735 kg - Pistachos destinados al cascado = 1.184 kg o Cáscara de pistacho = 696 kg o Grano de pistacho = 488 kg Teniendo en cuenta que, tanto la cáscara como los pistachos vanos son tratados como residuo, se han obtenido en la última campaña en esta plantación un total de 1.740 kg de residuo. El precio del pistacho de la variedad “Kerman” según la Lonja Agropecuaria de La Mancha (AgroCLM, 2022) es el siguiente dependiendo del calibre del mismo: - Calibre 18-20 = 7,80 €/kg - Calibre 20-22 = 7,45 €/kg - Calibre 23-25 = 7,20 €/kg El precio del grano de pistacho está a 10 €/kg y en el caso del pistacho cerrado, manchado o de cáscara irregular se encuentra a 4,50 €/kg. Es importante tener en cuenta que el procesado del pistacho tiene un coste de entre 1 €/kg y 2,50 €/kg dependiendo de la procesadora donde tenga lugar, dependiendo de la modernidad de su maquinaria además de la efectividad del procesado según la experiencia del productor de la plantación de pistachos ubicada en el término municipal de Perales. Teniendo en cuenta estos precios, en el caso de la plantación objeto de estudio, se ha vendido toda la producción sin haber sido calibrada por lo que está obteniendo un rendimiento de un precio medio de: Precio Medio Pistacho = 7,80 € kg + 7,45 € kg + 7,20 € kg 3= 𝟕, 𝟒𝟖 €/𝐤𝐠 Como la producción total en la última campaña ha sido de 6.963 kg, y teniendo en cuenta que aproximadamente un 8% se corresponde con pistacho manchado o de cáscara irregular, es decir, 557 kg, el importe recibido por parte del productor es de: Rendimiento Plantación = 6.406 kg × 7,48 € kg +557 kg × 4,50 € kg =𝟓𝟎.𝟒𝟐𝟑,𝟑𝟖 € El procesado supone un coste de entre 1 €/kg y 2,50 €/kg, dependiendo de la procesadora, por lo que, el precio medio del procesado es de unos 1,75 €/kg. De esta forma, los gastos en el procesado en esta plantación son: Gastos Procesado = 6.963 kg × 1,75 € kg =𝟏𝟐.𝟏𝟖𝟓,𝟐𝟓 € ESTUDIO DE VIABILIDAD DEL APROVECHAMIENTO DE LA CÁSCARA DE PISTACHO DE UNA PLANTACIÓN UBICADA EN EL TÉRMINO MUNICIPAL DE PERALES (PALENCIA) PARA SU USO COMO COMBUSTIBLE CALORÍFICO 7. ESTUDIO ECONÓMICO. Alumno: Inés Gómez Delgado UNIVERSIDAD DE VALLADOLID (CAMPUS DE PALENCIA) – E.T.S.I.I.A. Titulación de: Grado en Ingeniería Forestal y del Medio Natural 48 Teniendo en cuenta los datos anteriores, el importe neto que ingresa el productor de esta plantación en esta campaña por la venta del pistacho es de: 50.423,38 € (Ingreso por Venta)−12.185,25 €(Procesado Pistacho)= 𝟑𝟖.𝟐𝟑𝟖,𝟏𝟑 € El beneficio del productor sería la diferencia entre este ingreso neto por la venta del producto y los costes de producción, como el abonado, el riego o la recolección. Actualmente, no se recibe ningún beneficio por parte del productor proveniente de los pistachos vanos o de la cáscara de pistacho. Por este motivo, atendiendo a su poder calorífico y para poder reutilizar estos residuos, se valora en este estudio la posibilidad de que sean empleados como combustible para producir energía en forma de calor. De esta forma, los kg correspondientes a la cáscara de pistacho y a los pistachos vanos serán primeramente triturados empleando un molino de martillos con el objetivo de homogeneizar y facilitar su empleo en las calderas. Posteriormente, su uso tendría lugar o bien para alimentar calderas domésticas o bien para su combustión en la propia procesadora. Siendo el destino final de este tipo de biomasa cualquiera de los anteriores mencionados, el productor recibirá una cantidad de dinero por cada cantidad de la misma. Según las estimaciones que se realizan por alternativas de biomasa similares y por los posibles costes de producción, el coste por kilo de la cáscara de pistacho y de los pistachos vanos rondaría los 0,21 €/kilo o 210 €/t. Por tanto, teniendo en cuenta que en la última campaña se obtuvieron 1.740 kg de residuos, el beneficio que se obtendría por la venta de este tipo de biomasa será de: Beneficio Cáscara de Pistacho = 1.740 kg × 0,21 € kilo =𝟑𝟔𝟓,𝟒 € Quizás no se trata de un beneficio excesivamente elevado, pero supone un ingreso que extrapolado a varias campañas o a producciones mayores se considera importante y ayuda a sufragar los costes de producción al productor. Por tanto, el residuo tendría de cualquier forma salida o bien siendo aprovechado directamente por la procesadora encargada de abonar el importe de los kg de residuo producidos por el productor o bien siendo vendida a clientes que posean calderas domésticas similares a los modelos anteriormente mencionados. En ambos casos, deberán experimentar un triturado previo mediante un molino de martillos. 7.2. Rendimientos de los consumidores Los consumidores actualmente poseen un gran desafío a la hora de calentar sus casas, así como de alimentar los equipos de combustión necesarios para procesos como el secado debido al aumento de los costes de las materias primas. La cáscara de pistacho podría ser un tipo de biomasa económico permitiendo así la reutilización de este residuo y darle una salida sostenible. A continuación, se recogen los costes que supondría alimentar una caldera por kW de potencia. Además, estos costes se van a extrapolar a la caldera de potencia de 15,6 kW seleccionada como equipo de combustión doméstico sin cogeneración y a la caldera de potencia de 60 kW como equipo de combustión doméstico con cogeneración. 7.2.1. Cáscara de pistacho La cáscara de pistacho como hemos comentado anteriormente presenta un coste aproximado de unos 0,21 €/kg y un poder calorífico de 4.601,05 kcal/kg según la bibliografía y de 6.051,12 kcal/kg en el caso de la cáscara de la plantación objeto de este estudio. ESTUDIO DE VIABILIDAD DEL APROVECHAMIENTO DE LA CÁSCARA DE PISTACHO DE UNA PLANTACIÓN UBICADA EN EL TÉRMINO MUNICIPAL DE PERALES (PALENCIA) PARA SU USO COMO COMBUSTIBLE CALORÍFICO 7. ESTUDIO ECONÓMICO. Alumno: Inés Gómez Delgado UNIVERSIDAD DE VALLADOLID (CAMPUS DE PALENCIA) – E.T.S.I.I.A. Titulación de: Grado en Ingeniería Forestal y del Medio Natural 49 También habrá que tener en cuenta si la cáscara de pistacho es empleada sin haber experimentado ningún procesado previo, o si ha sido triturada o peletizada. Para ello, como se ha comentado anteriormente, es importante saber que el precio de la cáscara de pistacho triturada es de 0,2135 €/kg y el de la cáscara de pistacho peletizada es de 0,45 €/kg. Sabiendo que 1 kW de potencia equivale a la necesidad de quemado de 859,95 kcal/h, las necesidades de quemado por hora de los dos tipos de calderas que se van a usar como ejemplo se recogen en la Tabla 19. Tabla 19. Necesidades de quemado de los equipos de combustión dependiendo de su potencia. Fuente: Elaboración propia. POTENCIA (kW) kcal/h · 1 kW kcal/h 15,6 859,95 13.415,22 60 859,95 51.597,00 Sabiendo las necesidades de quemado por kW de potencia y en el caso de cada equipo de combustión, hay que calcular los kg de cáscara de pistacho que serían necesarios para alimentar estos equipos de combustión por hora dependiendo de su poder calorífico. Para el caso de la cáscara de pistacho general (CPG), la cantidad de biomasa necesaria para 1 kW de potencia se calculará empleando el poder calorífico de la bibliografía: 859,95 kcal h×1 kg CPG 4.601,05 kcal = 𝟎, 𝟏𝟗 𝐤𝐠/𝐡 Sin embargo, en el caso particular de la cáscara de pistacho de la plantación (CPP) de Perales será de: 859,95 kcal h×1 kg CPP 6.051,12 kcal = 𝟎, 𝟏𝟒 𝐤𝐠/𝐡 La cantidad de biomasa necesaria para la alimentación de los equipos de combustión es la misma tanto para la cáscara de pistacho que no haya experimentado ningún procesado como para que la que haya sido triturada o peletizada debido a que el poder calorífico continúa siendo el mismo. Por tanto, conociendo la biomasa necesaria para 1 kW de potencia, la que alimentará los otros dos tipos de calderas por hora distinguiendo entre la cáscara de pistacho general y la cáscara de pistacho de la plantación se recoge en la Tabla 20. Tabla 20. Cantidad de cáscara de pistacho necesaria por hora para la alimentación de los diferentes equipos de combustión. Fuente: Elaboración propia. POTENCIA (kW) kg/h · 1 kW kg/h CPG CPP CPG CPP 15,6 0,19 0,14 2,92 2,18 60 0,19 0,14 11,21 8,40 Atendiendo a los datos de la tabla anterior, el coste de alimentación por hora por cada kW de potencia será el producto entre el coste de la biomasa por kilo y el número de kg necesarios por hora. En el caso de la cáscara de pistacho general, los tres diferentes costes serán los siguientes: ESTUDIO DE VIABILIDAD DEL APROVECHAMIENTO DE LA CÁSCARA DE PISTACHO DE UNA PLANTACIÓN UBICADA EN EL TÉRMINO MUNICIPAL DE PERALES (PALENCIA) PARA SU USO COMO COMBUSTIBLE CALORÍFICO 7. ESTUDIO ECONÓMICO. Alumno: Inés Gómez Delgado UNIVERSIDAD DE VALLADOLID (CAMPUS DE PALENCIA) – E.T.S.I.I.A. Titulación de: Grado en Ingeniería Forestal y del Medio Natural 50 Coste Alimentación CPG = 0,19 kg h CPG × 0,21 € kg = 𝟎, 𝟎𝟒€ 𝐡 Coste Alimentación CPG Peletizada = 0,19 kg h CPG × 0,45 € kg = 𝟎, 𝟎𝟖𝟓€ 𝐡 Coste Alimentación CPG Triturada = 0,19 kg h CPG × 0,2135 € kg = 𝟎, 𝟎𝟒𝟏 € 𝐡 Y, en el caso de la cáscara de pistacho de la plantación: Coste Alimentación CPP = 0,14 kg h CPP × 0,21 € kg = 𝟎, 𝟎𝟑 € 𝐡 Coste Alimentación CPP Peletizada = 0,14 kg h CPP × 0,45 € kg = 𝟎, 𝟎𝟔𝟑 €/𝐡 Coste Alimentación CPP Triturada = 0,14 kg h CPP × 0,2135 € kg = 𝟎, 𝟎𝟑 €/𝐡 Los costes para las calderas seleccionadas anteriormente se calculan a partir de los valores obtenidos anteriormente por kW de potencia y se encuentran recogidos en la Tabla 21. Tabla 21. Coste de alimentación de los equipos de combustión por hora empleando cáscara de pistacho. Fuente: Elaboración propia. POTENCIA (kW) €/h · 1 kW €/h CPG CPP CPG CPP Aus Pel Tri Aus Pel Tri Aus Pel Tri Aus Pel Tri 15,6 0,04 0,085 0,041 0,03 0,063 0,03 0,62 1,33 0,64 0,47 0,98 0,47 60 0,04 0,085 0,041 0,03 0,063 0,03 2,40 5,10 2,46 1,80 3,78 1,80 En la tabla anterior: - CPG = Cáscara de Pistacho General - CPP = Cáscara de Pistacho Plantación - Aus = Ausencia de Procesado - Pel = Peletizado - Tri = Triturado 7.2.2. Cáscara de avellana La cáscara de avellana posee un poder calorífico de 4.610,61 kcal/kg, pero su precio es desconocido porque no existe ni un interés ni se ha planteado la posibilidad de su venta. Las necesidades de quemado de los equipos de combustión tanto por kW como en el caso de los equipos de combustión domésticos seleccionados como ejemplos se muestran en la Tabla 19. Sabiendo las necesidades de quemado dependiendo de la potencia, es necesario calcular los kg de cáscara de avellana (CAV) que serían necesarios para alimentar estos equipos de combustión por hora dependiendo de su poder calorífico. Por tanto, la cantidad de biomasa necesaria para alimentar 1 kW de potencia es: ESTUDIO DE VIABILIDAD DEL APROVECHAMIENTO DE LA CÁSCARA DE PISTACHO DE UNA PLANTACIÓN UBICADA EN EL TÉRMINO MUNICIPAL DE PERALES (PALENCIA) PARA SU USO COMO COMBUSTIBLE CALORÍFICO 8. CONCLUSIONES. Alumno: Inés Gómez Delgado UNIVERSIDAD DE VALLADOLID (CAMPUS DE PALENCIA) – E.T.S.I.I.A. Titulación de: Grado en Ingeniería Forestal y del Medio Natural 57 En el presente documento se ha investigado la viabilidad del aprovechamiento de la cáscara de pistacho para su uso como combustible calorífico. Esta cáscara de pistacho se ha obtenido en una plantación de la variedad “Kerman” ubicada en el término municipal de Perales (Palencia), con una superficie de 16,40 ha y una producción de 6.963 kg. El volumen de residuo generado ha sido de un 25% de la producción, 1.741 kg. En base a análisis realizados en ITAGRA.CT, este residuo tiene un poder calorífico de 6.051 kcal/kg y una humedad del 7,62%. Una vez caracterizado el residuo, se han analizado diferentes equipos de combustión, domésticos e industriales, con y sin cogeneración. En relación con el proceso de tratamiento, para evitar posibles atascos o desgastes de los equipos de combustión, se propone el triturado de la cáscara empleando un molino de martillos. Respecto al análisis económico, se estima que la cantidad necesaria de cáscara de pistacho por kW de potencia del equipo de combustión es de 0,19 kg y que el precio de la cáscara de pistacho triturada es de 0,21 €/kg, con lo que el coste de alimentar estos equipos empleando este residuo es de 0,03 €/h·kW. A partir de un análisis comparativo con otros residuos de cultivos leñosos y pellets, se deduce que el coste es aproximadamente un tercio del asociado al uso de pellets (0,086 €/h·kW). Por tanto, la cáscara de pistacho, puede considerarse una alternativa válida para la alimentación de calderas policombustible. ESTUDIO DE VIABILIDAD DEL APROVECHAMIENTO DE LA CÁSCARA DE PISTACHO DE UNA PLANTACIÓN UBICADA EN EL TÉRMINO MUNICIPAL DE PERALES (PALENCIA) PARA SU USO COMO COMBUSTIBLE CALORÍFICO 9. BIBLIOGRAFÍA. Alumno: Inés Gómez Delgado UNIVERSIDAD DE VALLADOLID (CAMPUS DE PALENCIA) – E.T.S.I.I.A. Titulación de: Grado en Ingeniería Forestal y del Medio Natural 58 9. BIBLIOGRAFÍA. ESTUDIO DE VIABILIDAD DEL APROVECHAMIENTO DE LA CÁSCARA DE PISTACHO DE UNA PLANTACIÓN UBICADA EN EL TÉRMINO MUNICIPAL DE PERALES (PALENCIA) PARA SU USO COMO COMBUSTIBLE CALORÍFICO 9. BIBLIOGRAFÍA. Alumno: Inés Gómez Delgado UNIVERSIDAD DE VALLADOLID (CAMPUS DE PALENCIA) – E.T.S.I.I.A. Titulación de: Grado en Ingeniería Forestal y del Medio Natural 59 1. AGN. (2007, diciembre 10). ¿Para qué sirve la cáscara de castaña? Diario de Pontevedra. 2. Agrario, C., & Chaparrillo, E. (s/f). LA RECOLECCIÓN Y EL PROCESADO DEL FRUTO EN EL PISTACHERO. SAT PISTAMANCHA. Disponible en: https://pistamancha.com/wpcontent/uploads/Pistamancha-La-recoleccion-y-el-procesado-del-fruto-en-el-pistacho.pdf 3. Arcos, G. (2021, diciembre 7). ¿Qué tipos de trituradoras industriales hay? Internaco División Medio Ambiente. Disponible en: https://internacomedioambiente.es/noticias/que-tipos-detrituradoras-industriales-hay/ 4. Arnabat, I. (2014, noviembre 13). 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Disponible en: https://excelentesprecios.com/hueso-de-aceituna ESTUDIO DE VIABILIDAD DEL APROVECHAMIENTO DE LA CÁSCARA DE PISTACHO DE UNA PLANTACIÓN UBICADA EN EL TÉRMINO MUNICIPAL DE PERALES (PALENCIA) PARA SU USO COMO COMBUSTIBLE CALORÍFICO 9. BIBLIOGRAFÍA. Alumno: Inés Gómez Delgado UNIVERSIDAD DE VALLADOLID (CAMPUS DE PALENCIA) – E.T.S.I.I.A. Titulación de: Grado en Ingeniería Forestal y del Medio Natural 62 43. Hueso de aceituna en calderas de biomasa. (2017, marzo 27). Hargassner. Disponible en: https://www.hargassner.es/2017/03/27/hueso-de-aceituna-en-calderas-de-biomasa/ 44. Huesos de aceituna para calderas de biomasa. (2018, agosto 22). Trujal Hacienda Ortigosa. Disponible en: http://www.haciendaortigosa.com/blog/huesos-de-aceituna-para-calderas-debiomasa/ 45. Isaac. (2016, diciembre 14). La cáscara de almendra vuelve a casa por navidad. Forest Monitor en Español. Disponible en: https://www.forest-monitor.com/es/la-cascara-almendra-vuelve-casanavidad/ 46. Izquierdo, A. J. 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Alumno: Inés Gómez Delgado UNIVERSIDAD DE VALLADOLID (CAMPUS DE PALENCIA) – E.T.S.I.I.A. Titulación de: Grado en Ingeniería Forestal y del Medio Natural 73 - Abono de jardín = las cenizas obtenidas de la combustión de este tipo de biomasa son ideales para aportar al suelo nutrientes naturales y reducir su pH. - Arena para gatos = la característica de absorber la humedad que poseen los pellets los hace ideales para emplearlos como sustituto de la arena para gatos. El serrín que conforma los pellets puede proceder de cualquier especie de madera o de la paja de cereales, e incluso de la combinación entre cualquier especie de madera y el carbón. Sin embargo, los materiales más comunes que pueden conformar los pellets proceden de madera de pino, de resina o de la paja de cereales siendo la madera de pino la más recomendable por excelencia. Para la fabricación de los pellets, es necesario que la materia prima presente unos determinados valores de humedad para su posterior peletizado tal y como se muestra a continuación: - El serrín de madera de encina deberá poseer entre un 11 y 12% de humedad. - El serrín de madera de pino rondará un 14% de humedad. - El serrín de paja de cereales presentará un 18% de humedad. Dado que los pellets proceden del serrín de la madera es importante conocer sus características físico-químicas. A pesar de que la composición química de la madera depende de la especie de la que proceda, generalmente es la que se muestra en la Tabla A.I. VI expresada en porcentaje respecto del peso. Tabla A.I. VI.. Composición química de la madera. Fuente: Ballesteros et al, 2017. COMPONENTES QUÍMICOS DE LA MADERA Celulosa Lignina Hemicelulosa Extractos 50% 23 – 33% 15 – 30% 5 – 30% Los extractos que conforman la madera pueden ser colorantes, aceites esenciales, ceras, gomas, resinas o tanino. ESTUDIO DE VIABILIDAD DEL APROVECHAMIENTO DE LA CÁSCARA DE PISTACHO DE UNA PLANTACIÓN UBICADA EN EL TÉRMINO MUNICIPAL DE PERALES (PALENCIA) PARA SU USO COMO COMBUSTIBLE CALORÍFICO 10.ANEXOS. Alumno: Inés Gómez Delgado UNIVERSIDAD DE VALLADOLID (CAMPUS DE PALENCIA) – E.T.S.I.I.A. Titulación de: Grado en Ingeniería Forestal y del Medio Natural 74 A. II. Análisis de Laboratorio