SISTEMA INTEGRADO DE GENERACION DE ENERGIA Y PRODUCCION DE FERTILIZANTE ORGANICO.

La invención se refiere a un sistema integrado de generación de energía y producción de fertilizante orgánico y a un método que incluye:

una central eléctrica que funciona por combustión de biomasa (12); una instalación (14) para producir fertilizante orgánico granulado (46); y medios para capturar y desviar el calor residual desde la central eléctrica (12) a la instalación (14), para usar en la producción de fertilizante orgánico granulado (46)

Sistema integrado de generación de energía y producción de fertilizante orgánico.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un sistema de generación de energía. En particular, la presente invención se refiere a un sistema integrado para generar energía y fertilizante orgánico a partir de biomasa renovable.

Antecedentes de la invención

En esta memoria descriptiva, cuando se hace referencia a o se analiza un documento, acto o artículo de conocimiento, esta referencia o análisis no admite que el documento, acto o artículo de conocimiento o cualquier combinación de los mismos, en la fecha de prioridad:

(i) fuera parte del conocimiento general común; o

(ii) se sepa que es pertinente para intentar resolver cualquier problema con el que esté relacionada esta memoria descriptiva.

La mayoría de las opiniones científicas afirman que el calentamiento global (conocido también de una forma un tanto eufemística como "cambio climático") es real, y podría tener consecuencias medioambientales y económicas devastadoras. El calentamiento global está causado por el aumento de los niveles del dióxido de carbono presente en la atmósfera, que se libera cuando se queman combustibles fósiles, tal como para producir electricidad. Cuando se quema, el carbono que se ha almacenado en el combustible fósil (tal como carbón) durante muchos miles de años se convierte en dióxido de carbono y se libera a la atmósfera.

Se están investigando las maneras para hacer que la combustión del carbón sea más "limpia", en términos de la cantidad de dióxido de carbono liberado a la atmósfera, así como las maneras de "secuestrar" el dióxido de carbono, tales como por almacenamiento en formaciones geológicas subterráneas o submarinas.

Los generadores de energía eléctrica que funcionan por combustión de biogases, tales como metano, pueden contribuir en menor medida al calentamiento global que las centrales eléctricas que funcionan con carbón. Como se analiza en las memorias descriptivas de las patentes alemanas publicadas DE4440750 (Schirmer Umwelttechnik GMBH) y DE 19715646 (Paesler), y la memoria descriptiva japonesa publicada JP2002361217 (Kubota KK), los biogases que son adecuados para usar en este contexto pueden producirse como subproducto del procesado de residuos animales y/o urbanos mediante procesos tales como fermentación anaerobia.

Se han investigado también las instalaciones de generación de energía que liberan dióxido de carbono en cantidades insignificantes. Por ejemplo, en muchas partes del mundo se usan instalaciones de generación de energía solar y eólica. Aunque son sumamente más limpias que los sistemas de generación de energía basados en la combustión de combustibles fósiles y biocombustibles, son mucho menos eficaces y dependen de la existencia de las condiciones medioambientales particulares (es decir, luz del sol y viento). Por supuesto los momentos en los que dichas condiciones no se presentan son realmente "tiempo muerto" para los sistemas de generación de energía.

Se han propuesto también instalaciones de generación de energía que no aumentan la cantidad neta de dióxido de carbono en la atmósfera. Las instalaciones de generación de energía basadas en biomasa son un ejemplo, y se usan ya en algunas partes del mundo. La biomasa es un combustible orgánico producido de forma natural que puede desarrollarse específicamente como combustible (tal como astillas de madera) u obtenerse como un producto residual de otros procesos, tal como "residuo verde" de procesos agrícolas.

La biomasa se quema de la misma manera que un combustible fósil para producir calor para activar una caldera, que a su vez acciona turbinas que funcionan con vapor para generar electricidad. Se conocen también otros usos de la biomasa para producir energía tales como para fabricar bio-diésel y su uso en procesos de gasificación.

Aunque la combustión de biomasa libera dióxido de carbono a la atmósfera, la cantidad neta de dióxido de carbono no aumenta, debido a la retirada de dióxido de carbono de la atmósfera debido a la existencia de fotosíntesis según se desarrolla la biomasa.

Las centrales eléctricas de biomasa son prometedoras puesto que no dependen de condiciones medioambientales particulares como ocurre en la energía solar y eólica. La biomasa es también una fuente de energía renovable que puede desarrollarse fácilmente y/u obtenerse a partir de productos residuales.

Un ejemplo de un sistema de energía de biomasa se da en la solicitud de patente publicada de Estados Unidos Nº US2004/129188, que describe un sistema de generación de energía donde la biomasa - que se cultiva en un campo de biomasa cercano a un horno - se recolecta periódicamente y se quema en el horno para activar un generador. El objetivo del sistema es obtener un "bucle parcialmente cerrado", al que únicamente se añaden luz del sol y aire y en el que un campo de biomasa suministra todo el combustible necesario para producir la cantidad deseada de electricidad. Se dice que el objetivo se consigue reciclando el calor residual y otros subproductos de la combustión de la biomasa, tales como dióxido de carbono, vapor de agua y cenizas, de vuelta al campo de biomasa como aportación de energía y nutrientes.

Aunque el sistema tiene ventajas respecto a las centrales eléctricas de biomasa tradicionales, independientemente de ello sigue habiendo una necesidad de un sistema que haga más eficaz el uso de los subproductos de la combustión de biomasa que el descrito en el documento anterior.

El documento WO 2005/005786 describe un proceso donde se introduce un flujo de aire en exceso durante la combustión de la biomasa para aumentar la producción de óxido de nitrógeno y dióxido de nitrógeno (denominados NO_x). Además, el área de oxidación de la caldera funciona a una temperatura que supera los 1093,3ºC (2000ºF) y los gases de combustión se mantienen en un entorno de alta temperatura durante un mayor tiempo de residencia para aumentar adicionalmente la producción de NO y NO₂. Las cenizas volantes de la biomasa incinerada se filtran después desde los gases de combustión que escapan de la caldera, retirando el NO_x del gas de combustión filtrado y usándolo en la producción de un fertilizante nitrogenado. El propio fertilizante nitrogenado se mezcla también con las cenizas volantes para formar un "producto fertilizante equilibrado" usado para el cultivo adicional de material de biomasa.

De nuevo, aunque el sistema descrito en el documento anterior tiene ventajas respecto a las centrales eléctricas de biomasa tradicionales, independientemente de ello sigue habiendo una necesidad de un sistema que haga más eficaz el uso de los subproductos de la combustión de biomasa que el descrito en este documento.

Sumario de la invención

De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención se proporciona un sistema integrado de generación de energía y de producción de fertilizante orgánico que incluye:

una central eléctrica que funciona por combustión de biomasa;

una instalación para producir fertilizante orgánico granulado; y

medios para capturar y desviar el calor residual de la central eléctrica a la instalación para usar en la producción de fertilizante orgánico granulado.

En la presente memoria descriptiva, incluyendo las reivindicaciones, la expresión "fertilizante orgánico" significa un fertilizante que procede de materia orgánica, pero que puede estar complementado con aditivos inorgánicos tales como nitrógeno, fósforo y/o potasio.

El uso de calor residual en la producción de fertilizante orgánico granulado es un uso muy eficaz, y hasta ahora desconocido, de un subproducto de la combustión de biomasa. En particular, un suministro continuo de calor residual de baja calidad que se desvía desde una central eléctrica, que funciona por combustión de biomasa, potencia en gran medida los procesos tanto para la producción de fertilizante orgánico como para la granulación de este fertilizante. Una ventaja particular de la presente invención es que tiende a producir gránulos redondeados, duros, que pasan fácilmente a través de las sembradoras de fertilizante.

Preferiblemente, la instalación se configura para producir un...

1. Un sistema integrado de generación de energía y producción de fertilizante orgánico que incluye:

una central eléctrica que funciona por combustión de biomasa;

una instalación para la producción de fertilizante orgánico granulado; y

un medio para capturar y desviar el calor residual desde la central eléctrica a la instalación, para usar en la producción de fertilizante orgánico granulado.

2. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la instalación se configura para producir un fertilizante orgánico granulado durante un período de aproximadamente de 2 a 18 meses.

3. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 2 en el que la instalación se configura para producir un fertilizante orgánico granulado durante un período de aproximadamente 12 meses.

4. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 2 o la reivindicación 3, en el que la instalación se configura para producir un fertilizante orgánico granulado mediante:

la utilización del calor residual desviado desde la central eléctrica en el compostaje de materiales orgánicos durante un período de aproximadamente 2 a 18 meses; y

la granulación del material orgánico compostado en el fertilizante orgánico granulado.

5. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 4, en el que la instalación se configura adicionalmente para utilizar el calor residual desviado en el secado del material orgánico compostado antes de la granulación.

6. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 4 o la reivindicación 5, en el que la instalación se configura adicionalmente para utilizar el calor residual desviado para almacenar el fertilizante orgánico granulado.

7. Un sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la instalación se configura adicionalmente para utilizar el calor residual desviado en el secado de biomasa antes de la combustión de la misma en la central eléctrica.

8. Un sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que se usa el mismo material como fuente de combustible para la central eléctrica y como componente de la fuente de suministro para la producción del fertilizante orgánico en la instalación.

9. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 8, en el que el material incluye biomasa residual de cosechas de cereal.

10. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 9, en el que el material incluye paja de trigo micronizada.

11. Un sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que la instalación se configura para incorporar aditivos inorgánicos en el fertilizante orgánico granulado.

12. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 11, en el que la instalación se configura para producir un fertilizante orgánico granulado que comprende aproximadamente del 25% al 100% de material orgánico y el resto está constituido por aditivos inorgánicos.

13. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 12, en el que la instalación se configura para producir un fertilizante orgánico granulado que comprende de aproximadamente el 60% al 90% de material orgánico y el resto está constituido por aditivos inorgánicos.

14. Un método para integrar la generación de energía y producción de fertilizante orgánico, incluyendo el método las etapas de:

combustión de biomasa en una central eléctrica para producir energía;

producir fertilizante orgánico granulado; y

capturar y desviar el calor residual de la central eléctrica, para usarse durante la etapa de producción.

15. Un método de acuerdo con la reivindicación 14, en el que la etapa de producción comprende producir un fertilizante orgánico granulado durante un período de aproximadamente de 2 a 18 meses.

16. Un método de acuerdo con la reivindicación 14, en el que la etapa de producción comprende producir un fertilizante orgánico granulado durante un período de aproximadamente 12 meses.

17. Un método de acuerdo con la reivindicación 15 o la reivindicación 16, en el que la etapa de producción comprende:

utilizar el calor residual desviado desde la central eléctrica en el compostaje de materiales orgánicos durante un período de aproximadamente de 2 a 18 meses; y

granular el material orgánico compostado en el fertilizante orgánico granulado.

18. Un método de acuerdo con la reivindicación 17, en el que la etapa de producción comprende adicionalmente utilizar el calor residual desviado para secar el material orgánico compostado antes de la etapa de granulado.

19. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 18, que incluye adicionalmente la etapa de utilizar el calor residual desviado en el almacenamiento del fertilizante orgánico granulado.

20. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 19, que incluye adicionalmente la etapa de utilizar el calor residual desviado en el secado de biomasa antes de la combustión de la misma durante la etapa de combustión.

21. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 20, en el que se usa el mismo material en la etapa de combustión para producir energía y en la etapa de producción para producir un fertilizante orgánico granulado.

22. Un método de acuerdo con la reivindicación 21 en el que el material incluye biomasa residual a partir de cultivos de cereales.

23. Un método de acuerdo con la reivindicación 22 en el que el material incluye paja de trigo micronizada.

24. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 23, en el que la etapa de producción incluye la incorporación de aditivos inorgánicos en el fertilizante orgánico granulado.

25. Un método de acuerdo con la reivindicación 24, en el que la etapa de producción incluye la producción de un fertilizante orgánico granulado que comprende aproximadamente del 25% al 100% de material orgánico y el resto está constituido por aditivos inorgánicos.

26. Un método de acuerdo con la reivindicación 25, en el que la etapa de producción incluye la producción de un fertilizante orgánico granulado que comprende aproximadamente del 60% al 90% de material orgánico y el resto está constituido por aditivos inorgánicos.