STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for...

140
RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS” Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL BIOENERGY” SUPPORT MATERIAL FOR TEACHERS AND FOR LONGLIFE LEARNING INTELLECTUAL OUTPUT 2 (IO2) 2017‐2019 This publication only reflects the author’s point of view and the Commission is not responsable for the use that can be made of it.

Transcript of STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for...

Page 1: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

    

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

   

 

 

 

 

 

Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057  

 

STRUCTURED TRAINING COURSE 

 “ON RURAL BIOENERGY”  

SUPPORT MATERIAL FOR TEACHERS  

AND FOR LONGLIFE LEARNING  

  INTELLECTUAL OUTPUT 2 (IO2)   

2017‐2019 

 

 

 

This publication only reflects the author’s point of view and the 

Commission is not responsable for the use that can be made of it. 

 

 

Page 2: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

    

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

INDEX 

PRESENTATION                      5 

PART I. THEORETICAL CONTENTS              7 

MODULE 1. BIOENERGY EXPLOITATION IN THE AGRIFOOD SECTORS IN RURAL AREAS   7 

1.1. INTRODUCTION TO BIOENERGY. IMPORTANT CONCEPTS AND EUROPEAN FRAMEWORK  7 1.1.1.  BIOECONOMY AND CIRCULAR ECONOMY              7 1.1.2.  BIOENERGY AS A RENEWABLE ENERGY                10 1.1.3.  INTRODUCTION TO BIOENERGY                11 

1.1.3.1. Raw materials and processes of transformation of the biomass        11 1.1.3.2. Advantages and disadvantages against the conventional sources        18 

1.1.4.  POLITICAL AND STRATEGIC CONTEXT OF BIOENERGY IN EUROPE          20 

1.1.4.1. Europe 2020 strategy                  20 

1.1.4.2. Common agricultural policy                20 

1.1.4.3. Directives for renewable energies               22 

1.1.4.4. Strategic framework on climate and energy for the period 2030         26 

1.1.4.5. Reindustrialization of UE 2030                28 

1.1.4.6. Energy route map 2050                29  

1.2. BIOENERGY AS A NEW OPPORTUNITY FOR RURAL DEVELOPMENT        31 1.2.1.  INTRODUCTION TO ITS USES IN THE AGRI‐FOOD AND FOREST SECTORS        31 1.2.2.  USE AND MANAGEMENT OF ANIMAL AND VEGETABLE RESIDUES AS SOURCES OF ENERGY  

IN THE RURAL ENVIRONMENT                  33 1.2.2.1. Introduction to waste management               33 1.2.2.2. Biomass from residues from the agrifood sector            34 1.2.2.3. Uses in rural áreas. Somes examples              37 

MODULE 2. WOOD‐ENERGY AND BIOMASS PLANTS             42 

2.1. INTRODUCTION                     43 2.1.1. THE WOOD‐ENERGY SECTOR IN EUROPE              44 2.1.2. STRATEGIES FOR PRODUCTION OF ENERGY FROM WOOD           47 2.1.3. WOOD‐ENERGY PRODUCTION CYCLE AND ENVIRONMENTAL IMPACTS        48 

2.2. THE PRODUCTION OF SOLID BIOFUELS:                50   LOGS, SPLINTERS, PELLETS AND MICRO WOOD CHIPS 

2.3. TECHNOLOGIES FOR THE ENERGY CONVERSION FROM WOOD:           56   THERMAL AND ELECTRICAL CONVERSION, COGENERATION 

2.4. INDUSTRIAL INSTALLATIONS, SMALL AND MEDIUM HEATING AND HEAT TRANSFER GRIDS  57 2.4.1. WOOD LOG FIRED BOILERS                  57 2.4.2. WOOD PELLET FIRED BOILERS                   58 2.4.3. WOOD CHIP FIRED BOILERS                  58 2.4.4. COMBINED PRODUCTION OF HEAT AND ELECTRICITY. SMALL SCALE APPLICATIONS      58 

2.5. BIOMASS AND AGRICULTURAL SECTOR                59 

   

  

Page 3: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

    

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

INDEX 

 MODULE 3. BIOGAS INSTALLATIONS                 61 

3.1. INTRODUCTION                     62 3.1.1. BIOGAS AS A FORM OF BIOENERGY                63 3.1.2. HOW IS BIOGAS USED?                  63 3.1.3. BIOGAS CHEMICAL COMPOSITION                65 3.1.4. DIFFERENCE BETWEEN BIOGAS AND BIOMETHANE            65 

3.2. BIOCHEMICAL AND MICROBIAL PROCESSES FOR BIOGAS PRODUCTION.        66   TECHNOLOGIES 3.2.1. METHANOGENESIS                    66 3.2.2. TYPES OF ANAEROBIC DIGESTION SYSTEMS              67 

3.3. TYPICAL MAIN COMPONENTS OF A COMPLEX BIOGAS INSTALLATION INVOLVING    ANAEROBIC DIGESTION AND COGENERATION              68 3.3.1. RAW MATERIALS UNLOADING AND STORAGE SITE            68 3.3.2. PRETREATMENT EQUIPMENT                  68 3.3.3. FEEDING LINE AND MIXING TANK                68 3.3.4. ANAEROBIC DIGESTOR                  68 3.3.5. GAS HOLDER (GASOMETER)                  68 3.3.6. PUMPS AND PIPES                    68 3.3.7. SAFETY FLARE                    69 3.3.8. DIGESTATE STORAGE                    69 3.3.9. BIOGAS TREATMENT EQUIPMENT                69 3.3.10. CHP UNIT                      69 3.3.11. TRANSFORMER / CONNECTION TO THE GRID              69 3.3.12. REMOTE MONITORING AND CONTROL SOFTWARE            69 

3.4. RAW MATERIALS FOR BIOGAS AND THEIR ENVIRONMENTAL IMPACT        71 

3.5. ENVIRONMENTAL IMPLICATIONS OR IMPACTS              73 

3.6. THE ECONOMIC VALUE AND FEASIBILITY OF BIOGAS PLANTS           74 

MODULE 4. ENERGY CROPS AND PRODUCTION OF BIOFUELS         75 

4.1. ENERGY CROPS: SOWING, CARE AND COLLECTION             76 4.1.1. INTRODUCTION AND CHARACTERISTICS OF ENERGY CROPS           76 

4.1.1.1. What are energy crops?                 76 4.1.1.2. Characteristics that they should have               77 4.1.1.3. Advantages and disadvantages               78 

4.1.2. CLASSIFICATION OF ENERGY CROPS                 80 4.1.3. MAIN SPECIES FOR ENERGY CROPS AND AGRICULTURAL WORK           82 

4.1.3.1. Lignocelllulosic crops: Cereals, thistle, Brasica carinata, sorghum         82 4.1.3.2. Crops for obtaining biofuels                86 

o Oleaginous crops: sunflower, rapeseed, others           o Crops for bioethanol: cane, corn, sorghum, beet 

4.1.4. ENERGY CROPS IN EUROPE                  93    

 

Page 4: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

    

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

INDEX   4.2. PRODUCTION OF BIOFUELS                  96 

4.2.1. INTRODUCTION                    96 4.2.1.1. Development of biofuels in Europe              96 4.2.1.2. Types of biofuels                  98 

4.2.2. BIODIESEL PRODUCTION                  101 4.2.3. PRODUCTION OF BIOETHANOL AND ITS DERIVATIVES            103 4.2.4. BIOFUELS AND REDUCTION OF GREENHOUSE GAS (GHG) EMISSIONS        105 

 

 BIBLIOGRAFHICAL REFERENCES & SOURCES              107    

 

PART II. PRACTICAL RESOURCES FOR TEACHERS          109 

ANNEX 1.   PRACTICAL EXAMPLES FOR CASE STUDIES          111 

ANNEX 2.       EXAMPLES FOR THE USE OF PROJECT BASED LEARNING METHOD             129  ANNEX 3.   “FOR FURTHER LEARNING”              137 

  

 

Page 5: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

4

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

PRESENTATION 

Page 6: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

5

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

PRESENTATION  

A  structured  training  course has  been  designed,  as  a  key  intellectual  output within  the  Training  Plan on 

Bioenergy of  the  project  RURAL BIOENERGY, with  the objective  of  facilitating  skills  and  competences  on 

Bioenergy in rural areas, mainly in the agri‐food sectors, contributing to improve the Bioenergy study plans, 

practically non‐existent in the Vocational Training curricula. 

It is a structured course model that basically tries to facilitate the training of trainers and teachers, but it will 

also serve for the permanent learning of anyone interested in the subject, given that renewable energies in 

general, and bioenergy in particular, they have evolved a lot in recent years and concepts such as the circular 

economy or the use of agricultural waste, among others, are not yet sufficiently present in the curricula. 

The structured course consists of learning MODULES that, following the modular scheme proposed in the 

development of the proposed Curriculum, develop the different themes established on rural bioenergy and 

its use in the agro‐food sectors, also including the context of bioenergy in Europe, their policies and their 

socio‐economic concerns, since knowledge of the global context will be essential for future rural workers 

even though they operate at the local level. 

It is an intellectual product with theoretical contents, developed in the different modules included in the first 

part, and with practical contents to apply the proposed innovative methodologies (Project Based Learning 

model‐PBL, case studies, cooperative and practical work, etc.) included in the second part, in order to provide 

trainers  with  resources  and  examples  through  practical  cases  for  analysis  and  project  suggestions 

corresponding to the different modules, easily adaptable and usable in their own teaching environment. 

The methodology developed in the intellectual output 1 (Methodological guide), especially the PBL, applied 

to a complex topic such as Bioenergy, can easily allow a transversal approach that combines the learning 

process and practical services in a project in which participants learn while working according to real local 

needs. 

According to experts, these proposed methodologies have many important advantages for students, among 

others: increasing motivation, connecting learning and reality, offering collaboration opportunities to build 

knowledge, increasing social and communication skills, allowing students to do and see connections between 

different topics, in short, prepare students for work. 

This material  tries  to be  totally  transferable  and adaptable  to  the different  educational  environments  of 

European trainers to improve and update training on subjects related to RURAL BIOENERGY. 

 

 

Page 7: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 1. Bioenergy exploittion in the agrifood sectors in rural areas 6

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

   

Part I.  THEORETICALCONTENTS 

Module 1.  Bioenergy exploitation in the agrifood sectors in rural areas

Page 8: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 1. Bioenergy exploittion in the agrifood sectors in rural areas 7

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

  

 1.1.‐   INTRODUCTION TO BIOENERGY.   IMPORTANT CONCEPTS AND EUROPEAN FRAMEWORK.  

1.1.1.‐ BIOECONOMY AND CIRCULAR ECONOMY 

BIOECONOMY 

Since the European point of view, bioeconomy is defined as "production of renewable biological resources 

and  the  conversion  of  these  resources  and waste  into  value‐added  products,  such  as  food,  animal  feed, 

bioproducts  and  bioenergy”  (European  Commission  EC,  2012.)  Besides,  the  European  Commission 

determines that: "the Biologically based economy integrates the entire range of renewable and biological 

natural  resources,  land  and  sea  resources,  biodiversity  and  biological  materials  (plants,  animals  and 

microbials), through the processing and consumption of these resources”.  

Bioeconomy covers the sectors of agriculture, forestry, fisheries, food and biotechnology, as well as a wide 

range  of  industrial  sectors,  from  the  production  of  energy  to  chemical  products  for  construction  and 

transport  (Ibid, 2012 cited by McCormick & Kautto, 2013). Although bioeconomy goes much further than 

bioenergy, it will keep being a key component of the bioeconomy (Johnson & Alunan, 2014). 

Thus the term bioeconomy defines the production of different goods and services from plant material and 

animal materail ‐including pisciculture and microorganisms‐ and forestry, in which one of the main goals is 

to  replace  fossil  fuels  and  products  derived  from  them  with  products  derived  from  the  processing  of 

"biomass". Thus, plastics, pharmaceuticals and all kinds of bioproduction would be considered part of the 

bioeconomy (Brown and Brown, 2003, Johnson & Alunan, 2014). 

An  analysis  by  Schmidt,  Padel,  &  Levidow  (2012)  shows  that  there  are  tensions  among  the  different 

definitions currently discussed on the subject, such as: 

● The promotion of the concept at public level tries to favour the "social aspects" and the importance 

of social innovation, of the goods public and farmers. 

● The definitions that favour the production and transformation of biomass emphasize the inputs that 

require  high  capital  for  agriculture  and  biomass  processing  technologies.  These  devalue  the 

knowledge  and  skills  of  farmers  turning  them  into  only  recipients  of  knowledge  and  products 

developed in the laboratory. 

● The bioeconomy has been linked to the concepts of eco‐efficiency and/or resource efficiency, but it 

remains to specify what kind of efficiency, through what means and for what purposes. 

Bioeconomy promotes a more  intelligent way of using and conceiving biological resources  in general and 

agricultural resources in particular. Giving biological resources, such as waste, a "second life" by converting 

them into valuable resources means generating economic resources with the closure of the production cycle. 

The bioeconomy consists of converting renewable biological resources from land or sea into other products 

or into bioenergy.  

 

 

 

 

Page 9: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 1. Bioenergy exploittion in the agrifood sectors in rural areas 8

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

It  is  a  way  of  preserving  nature  and  biodiversity  while 

generating  new  economic  activities  and  income  for 

farmers,  ranchers,  forest  entrepreneurs,  fishermen... 

promoting employment, economic growth and therefore 

local development in rural areas. 

The  bioeconomy  also  seeks  to  replace  materials  and 

energy  sources  of  fossil  origin  with  renewable 

alternatives.  

Although  the  bioenergy  concept  could  seem  a  new 

concept, actually it is not. There are different authors who 

mention  the  concept  of  bioeconomy  referring  to  an 

original  idea, which is the management that makes the 

biology  of  natural  resources.  A  good  example  of 

bioeconomy or biological economy is the grazing, which 

allows the development of a human economic activity at 

the same time that the work of cleaning the mountain is 

carried  out  through  transhumance.  Another  example 

would be crops rotation, which consists of alternating the 

type of plants that are sown in the same soil. This allows 

the soil does not run out and ends up being sterile, given 

that  each  plant  has  specific  needs,  the  soil  can  be 

recovered without  problems  and  remains  economically 

useful.  

But  the examples of bioeconomy are not  limited to the 

primary sector of the economy, it could also be found in 

models of sustainable tourism, waste management that 

would  allow  the  creation  of  circular  economy  models, 

local and sustainable industries with the environment and 

with  society,  etc.  Actually,  the  bioeconomy  could  be 

applied  to  any  economic  activity,  since  its  fundamental 

characteristic  is  the  implementation  of  the  economic 

activity but doing it within a symbiotic model. 

One  of  the  European  countries  that  leads  the 

implementation  of  the  bioeconomy  is  FINLAND,  for 

example  with  a  project  of  clothing  made  with  wood 

cellulose, plastic made with trees and fuel produced from 

the excrement of microbes, are some of its technological 

developments,  as  a  result  of  the  bioeconomy  strategy 

implemented since 2012. 

 

 

   

Page 10: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 1. Bioenergy exploittion in the agrifood sectors in rural areas 9

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

By 2025 Finland forecasts economic growth close to 4%, above the average of the euro zone, which in 2016 

registered a gross domestic product (GDP) of 1,7%. In this way, they would expand their production to 100 

billion euros, from 60 billion (209,3 billion), to create 100.000 new jobs and export more. In this sense, Finland 

intends  to  consolidate  itself  as  a  global  player  in  the bioeconomy,  according  to  the  Finnish Bioeconomy 

Strategy document: "The idea is that competitive and sustainable solutions of the bioeconomy are generated 

to increase the welfare of the whole country, considering that in by 2030, 50% more food will be needed, 45% 

more energy and 30% more water". 

 

ECONOMÍA  CIRCULAR 

Taking as an example the cyclical model of nature, the circular economy is presented as a resources utilization 

system  where  the  reduction  of  the  elements  prevails:  minimizing  the  production  to  the  indispensable 

minimum  and  betting  on  the  reuse  of  the  elements  that  due  to  their  properties  can´t  return  to  the 

environment. That  is,  the  circular economy advocates 

using most of  the biodegradable materials possible  in 

the manufacture of  consumer goods  so  that  they can 

return  to  nature  without  causing  environmental 

damage after their useful life.  

In  cases  where  it  is  not  possible  to  use  eco‐friendly 

materials  (electronic  components, metal,  batteries  ...) 

the objective will be to give a new life reincorporating 

them  to  the  production  cycle  and  to  compose  a  new 

piece. When this is not possible, it will be recycled in a 

way that respects the environment. 

Produce, use and throw? No, reduce, reuse and recycle. 

The paradigm of the current linear economic model could be coming to an end and its place will be occupied 

by the circular economy. 

Principles of the circular economy. There are ten features that define how the circular economy should work: 

1 The waste becomes a resource: it is the main characteristic. All the biodegradable material returns to nature and 

the one that is not biodegradable is reused.  

2 Reintroduce  in  the  economic  circuit  those  products  that  don’t  correspond  to  the  initial  needs  of  consumers 

anymore. 

3 Reuse: reusing certain waste or certain parts of it, which can still be used to make new products.  

4 Repair: find a second life to the damaged products. 

5 Recycling: use the materials which are in the waste.  

6 Valorisation: energetically take advantage of waste that can not be recycled. 

7 Economy  of  functionality:  the  circular  economy  proposes  to  eliminate  the  sale  of  products  in many  cases  to 

implement a system of rental of goods. When the product finishes its main function, it returns to the company, 

which will dismantle it to reuse its valid parts.  

8 Energy from renewable sources: elimination of fossil fuels to produce the product, reuse and recycle.  

9 Eco‐conception: considers the environmental impacts throughout the life cycle of a product and integrates them 

from its conception.  

10 The  industrial  and  territorial  ecology:  establishment  of  a  way  of  industrial  organization  in  the  same  territory 

characterized by an optimized management of stocks and flows of materials, energy and services. 

 

Page 11: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 1. Bioenergy exploittion in the agrifood sectors in rural areas 10

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

1.1.2. BIOENERGY A A RENEWABLE ENERGY 

RENEWABLE ENERGY CONCEPT We call non‐renewable energies, those of quantity limited in nature. This type of energy is included in two 

categories, according to its extraction: fossil fuels and nuclear. Although they are usually the ones that pollute 

the most ‐generating emissions and/or waste‐, since they are classically used and all their mechanisms are 

already built, they account for around 80% of the world's energy. The sources of energy, however, are only 

found in certain areas of the planet, so their extraction and use has historically depended on international 

trade and collaboration ‐or war‐. 

However, renewable energies are of more recent use, taking as source infinite materials in nature ‐because 

they are  inexhaustible or due  to  their  rapid  regeneration‐,  contaminating  less  in  the process. Renewable 

energy  is  energy  from  non‐fossil  renewable  sources,  that  is:  ocean, wind,  geothermal,  solar,  hydraulic, 

aerothermal and hydrothermal energy. 

TYPES OF RENEWABLE AND NON‐RENEWABLES ENERGY 

RENEWABLE ENERGIES are the following: 

Energy from the sea 

Energy present in the oceans and seas in the form of waves, marine currents and tides, as well as the energy of temperature gradients and salinity gradients of the oceans. 

Wind energy  Both on land and at sea, a series of wind turbines capture the kinetic energy of the wind for its transformation into  electrical  energy.  The  electrical  energy  produced  by  each  of  the wind  turbines,  normally  at medium voltage, is transported underground to a transformer station that raises its voltage and then, by means of an evacuation line, is injected into the distribution or transport network at the point connection granted. 

Geothermal 

energy 

It is defined as the energy stored in the form of heat under the surface of the solid earth, therefore, it includes the  heat  stored  in  rocks,  soil  and  groundwater, whatever  its  temperature,  depth  and  origin,  but  not  the content in surface, continental or marine water bodies. 

Solar 

 

Solar thermal 

energy 

It uses the heat of the sun to heat a liquid. For this purpose, it takes advantage of some sensors through which this liquid circulates, and different coatings and technologies to take advantage of the heat coming from the sun. 

  Thermoelectric 

solar energy 

It  uses  lenses or mirrors  and  solar  tracking devices  to  concentrate  solar  radiation on a reduced  surface.  This  concentration  allows  obtaining  high  temperatures  and, correspondingly, high thermodynamic efficiencies for conversion in work. 

  Photvoltaic solar 

energy 

It  takes  advantage  of  solar  radiation  by  transforming  it  directly  into  electrical  energy through the photovoltaic effect, which consists of the emission of electrons by a material when it is illuminated with electromagnetic radiation (in this case, solar radiation). 

Hydroelectric  Hydroelectric energy is that which is obtained by taking advantage of the potential energy of a body of water located at a point in the riverbed (the highest of the use) to convert it first into mechanical energy and finally into electrical energy available at the lowest point of the use. 

Bioenergy  It's  the energy obtained by  the  transformation of biomass. Biomass means:  the biodegradable  fraction of products, waste and residues of biological origin from agricultural activities (including substances of plant and animal  origin),  forestry  and  related  industries,  including  fisheries  and  aquaculture  ,  as  well  as  the biodegradable  fraction  of  industrial  and municipal waste; with  the  transformation  of  biomass,  electricity, heating or biofuels are obtained. 

Aerothermal 

energy It’is the energy stored in the form of heat in the ambient air. 

Hydrothermal 

energy It’is energy stored in the form of heat in surface waters. 

The NON‐RENEWABLE sources of energy are: 

Those of fossil origin: oil, natural gas and coal. 

The nuclear energy. 

 

 

Page 12: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 1. Bioenergy exploittion in the agrifood sectors in rural areas 11

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

1.1.3. INTRODUCTION TO BIOENERGY 

Bioenergy  is  the  transformation of biomass  that  leads  to  the generation of electricity,  thermal energy or 

biofuels.  

1.1.3.1. Raw maerials and biomass transformation processes 

Bioenergy is the energy produced from the conversion of biomass, where it can be used directly as a solid 

biofuel or converted into liquid biofuel and/or gases. 

Bioenergy offers the possibility of an energy supply with regional natural resources, reducing dependence on 

imported  fossil  fuels.  It  is  also  an  alternative  for  waste  management  and  facilitates  local  economic 

development. 

The biomass resource comes from forestry and agricultural activities, and is usually classified as a primary 

resource  when  its  origin  is  the  direct  harvesting  of  forests  and  agricultural  plantations;  as  a  secondary 

resource, when it comes to waste from the forest and agricultural industries; and as tertiary, when its origin 

is urban wood waste derived from construction, demolition, packaging and other household waste. 

The biomass must be collected, stored, transported and pre‐treated. Therefore, a key aspect for the use of 

bioenergy is the availability and location of the resource.  

 

 

  CLASSIFICATION OF RAW MATERIALS OR SOURCES OF BIOMASS BY ITS ORIGIN 

FOREST ORIGIN  

 

 

 

 

 

 

 

AGRICULTURAL ORIGIN 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Crops: mainly woody  species produced  through  the  cultivation  activities  in 

forest  land,  harvest  and,  if  necessary,  the  processing  of  raw  materials 

collected. 

Forest exploitation: biomass originated as a product of forestry operations in 

forest  stands  that  require  a  cutting  permit  or  management  plan  for  their 

extraction. 

Forest residues: residual biomass generated in the cleaning and maintenance 

of forest and green spaces. 

Crops:  herbaceous  or  woody  species  produced  through  the  cultivation 

activities in agricultural land, harvest and, if necessary, the processing of raw 

materials  collected.  Algae  cultures  are  also  included  in  this  group,  when 

produced in aqueous medium. 

Residues from agricultural activities: residual biomass originated during the 

cultivation and first transformation of agricultural products. 

 

Page 13: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 1. Bioenergy exploittion in the agrifood sectors in rural areas 12

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

LIVESTOCK ORIGIN 

 

 

 

 

INDUSTRIAL ORIGIN 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ORIGIN MUNICIPAL  WASTE  

 

 

   PROCESSES OF TRANSFORMATION OF THE BIOMASS  

There are four types of processes that allow biofuel to be obtained from biomass, either in the solid, liquid 

or gaseous state: 

 

 

❶ THERMOCHEMICAL PROCESSES 

They are based on the thermal decomposition of biomass, in the absence or lack of oxygen, through processes such as pyrolysis, gasification or combustion. 

● Pyrolysis: thermal degradation of biomass in the absence of oxygen. Synthetic gas is generated for fuel, bio‐oils, activated carbon and light hydrocarbons (mainly olefins and paraffins). 

● Gasification:  the  biomass  is  subjected  to  temperatures  that  can  oscillate  between  800°C  and 1.500°C  in  the  absence  of  oxygen.  Gaseous  products  are  produced  that  constitute  a mixture known as synthesis gas, syngas or lean gas, and is mainly composed of nitrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, methane and hydrogen in varying proportions. 

● Combustion  (complete  oxidation):  oxidation  process  at  temperatures  between  600°C  and 

1.300°C. It generates CO2, water and ash. 

 

 

 

 

Organic  waste  generated  in  livestock  farms.  It  is  mainly  the  mixture  of 

droppings and the litter of cattle, commonly referred to as the species from 

which they come in manure, slurry and chicken manure. 

By‐products  and  waste  from  industrial  facilities  in  the  agri‐food  sector: 

production  of  olive  oil,  citrus  processing,  extraction  of  seed  oil,  wine  and 

alcohol  industry,  canning,  brewing,  animal  breeding,  nut  production,  rice 

production and algae processing. 

By‐products and waste from industrial facilities in the forestry sector: forest 

industries  of  first  and  second  processing  (barks,  sawmills,  carpentry,  etc.), 

byproducts  of  the  pulp  industry  (black  liquor),  from  the  recovery  of 

lignocellulosic materials (pallets, construction materials, old furniture, etc). 

It is the biodegradable fraction of urban waste generated daily in all localities. 

In addition, this category includes sewage sludge, wastewater and waste from 

hotels, restaurants and bars (frying oils, etc.). 

Page 14: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 1. Bioenergy exploittion in the agrifood sectors in rural areas 13

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

 

❷ MECHANICAL PROCESSES 

They consist of the physical transformation of biomass, in order to produce homogeneous and higher 

density fuels such as pellets. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

❸ CHEMICAL PROCESSES 

Basic operations for the transformation of the material through chemical reactions and chemically 

catalyzed conversions. Currently, the chemical process used for the production of biodiesel (methyl 

esters of fatty acids) is transesterification.  

This  process  consists  in  combining  the  oil,  normally  vegetable  oil,  with  a  light  alcohol,  usually 

methanol, obtaining glycerin as the main byproduct, which can be used in different applications. 

 

 

❹ BIOLOGICAL PROCESSES 

They consist of the degradation of biomass by the action of microorganisms or enzymes. As a result, 

biogas,  bioethanol  or  other  compounds  resulting  from  the  action  of  bacteria  or  yeasts  can  be 

obtained.  

Currently there are widely tested commercial technologies, such as direct combustion or anaerobic 

digestion and another important number in stages of research and development that will improve 

efficiency or take advantage of other sources of biomass. 

 

 

 

 

Page 15: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 1. Bioenergy exploittion in the agrifood sectors in rural areas 14

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

  TECHNOLOGIES OF ENERGY PRODUCTION FROM THE BIOMASS  

Therefore we can talk about different energy production technologies of biomass depending on the type of 

conversion used, until we convert biomass into some of the products (mainly electric power/heat, fuel for 

transport or chemical raw material). 

Below we collect some data and advantages and disadvantages in relation to some of the most used biomass 

transformation technologies. 

 

 

 

 

 

 

 

 

THERMOCHEMICAL CONVERSION 

Thermochemical conversion processes use heat as the dominant mechanism to convert biomass into another chemical form. 

 

  A.1. DIRECT COMBUSTION 

Energy created by burning biomass is particularly suited for countries where the fuel wood grows 

more rapidly, e.g. tropical countries.  

The burning of biomass in the air is the most developed and most frequently applied process. 

•   FEEDSTOCK: moisture content of biomass < 50%. 

•   PRODUCT: heat, mechanical power or electricity. 

•   PROCESS EQUIPMENT: stoves, furnaces, boilers, steam turbines, turbo generators. 

•   Net bio‐energy conversion EFFICIENCIES: 20% ‐ 40%. 

 

 

 

 

Page 16: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 1. Bioenergy exploittion in the agrifood sectors in rural areas 15

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

A.2. COGENERATION. COMBINED HEAT AND POWER (CHP) 

Some  of  the  applications  of  thermal  conversion  are  combined  heat  and  power  (CHP),  which 

integrates the production of usable heat and power (electricity).   

This technology is highly efficient – provides increased levels of energy services per unit of biomass 

consumed compared to facilities that generate power only. 

 

 

 

 

 

 

 

 A.3. GASIFICATION 

Conversion of biomass solid  raw material  into  fuel gas or chemical  feedstock gas  (syngas)  takes 

place at high temperature in the presence of an oxidizing gasification temperature 600–1.000°C. 

 

 A.4. PYROLYSIS 

Pyrolysis is the thermal decomposition of materials at elevated temperatures in an inert atmosphere: 

conversion of organic material into a carbon‐rich solid and volatile matter by heating in the absence 

of oxygen.  

In  general,  pyrolysis  of  organic  substances  produces  volatile  products  and  leaves  a  solid  residue 

enriched in carbon, char.  

Pyrolysis  is  the  basis  of  several  methods  for  producing  fuel  from  biomass,  i.e.  lignocelluloses 

biomass. 

 

 

PROS  CONS 

•   Biomass  has  low  sulphur  content,  which  results  in lower SOx emission. 

•   The  high  alkali  contents  in  biomass, like  sodium  and  potassium,  cause slagging and fouling and rust problems in gasification equipment. 

•   Biomass  is  more  reactive  and  has  higher  volatiles content  than  coal,  biomass  gasification  occurs  at  a lower temperature. 

•   Lower  temperature  reduces  the  extent  of heat  loss, emissions and material problems associated with high temperatures. 

 

 

Comparison of standard power plant energy production and CHP energy production 

Page 17: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 1. Bioenergy exploittion in the agrifood sectors in rural areas 16

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 CONVERSION BIOCHEMICAL 

Biochemical conversion makes use of the enzymes of bacteria and other microorganisms to break down  biomass  into  gaseous  or  liquid  fuels,  such  a  biogas  or  bioethanol.  In  most  cases, microorganisms are used to perform the conversion process: anaerobic digestion, fermentation, and composting. 

 

 B.1. FERMENTATION 

Fermentation is an anaerobic process (occurs in the absence of oxygen) that breaks down the glucose 

within organic materials. It is a series of chemical reactions that convert sugars to ethanol. 

The basic fermentation process involves the conversion of a plant’s glucose (or carbohydrate) into an 

alcohol or acid. Yeast or bacteria are added to the biomass material, which feed on the sugars to 

produce ethanol (an alcohol) and carbon dioxide. The ethanol is distilled and dehydrated to obtain a 

higher concentration of alcohol to achieve the required purity for the use as automotive fuel. The 

solid residue from the fermentation process can be used as cattle‐feed and in the case of sugar cane; 

the bagasse can be used as a fuel for boilers or for subsequent gasification. 

The future belongs to bioethanol produced from lignocelluloses biomass, not from corn starch or 

sugar cane. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 B.2. ANAEROBIC DIGESTION 

Anaerobic digestion is a natural process and is the microbiological conversion of organic matter to 

methane in the absence of oxygen.  

The decomposition is caused by natural bacterial action in various stages. It takes place in a variety 

of natural anaerobic environments, including water sediment, water‐logged soils, natural hot springs, 

ocean thermal vents and the stomach of various animals (e.g. cows). The digested organic matter 

resulting from the anaerobic digestion process is usually called digestate. 

Anaerobic digestion is used as part of the process to treat biodegradable waste and sewage sludge. 

As part of an  integrated waste management system, anaerobic digestion reduces the emission of 

landfill gas  into  the atmosphere. Anaerobic digesters can also be  fed with purpose‐grown energy 

crops, such as maize.  

 

 

Fermentation process 

Page 18: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 1. Bioenergy exploittion in the agrifood sectors in rural areas 17

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

Anaerobic digestion is widely used as a source of renewable energy. The process produces a biogas, 

consisting of methane,  carbon dioxide and  traces of other contaminant gases. This process  takes 

place  in a digester;  a warmed,  sealed airless  container.  The digestion  tank  is warmed and mixed 

thoroughly to create the ideal conditions for biogas conversion. This biogas can be used directly as 

fuel, in combined heat and power (CHP) gas engines or upgraded to natural gas‐quality biomethane. 

The nutrient‐rich digestate also produced can be used as soil fertilizer. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CHEMICAL CONVERSION 

A range of chemical processes may be used to convert biomass into other forms, such as to produce 

a fuel that is more conveniently used, transported or stored, or to exploit some property of the 

process  itself.  Chemical  processes  such  as  converting  straight  and  waste  vegetable  oils  into 

biodiesel are called transesterification. 

BIODIESEL 

Conventionally,  the  biodiesel  is 

produced  from  vegetable  oil 

(rapeseed,  soybean,  mustard, 

flax, sunflower, canola, palm oil, 

hemp,  jatropha)  with  the 

presence of alcohol/alkaline/acid 

catalyst. This process is known as 

transesterificaiton or alcoholysis. 

To  avoid  competition  fuel  vs. 

food  a  biofuel  production  from 

alternative  non‐food  feedstock 

(microalgae biomass or waste oil) 

should be promoted. 

 

BENEFITS 

•    Ability to treat high moisture containing biomass and various types of biomass and waste. 

•   Very easy conversion into biogas (it is a naturally occurring process).

•   Very limited generation of pollutants.

•    Robustness and applicability on small scale.   

Biological conversión: Anaerobic digestion 

 

Page 19: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 1. Bioenergy exploittion in the agrifood sectors in rural areas 18

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

 

1.1.3.2. Advantages and disadvantages against the conventional resources 

To understand that bioenergy is a clean energy that does not interfere in climate change, it is necessary to 

know the carbon cycle on the planet: Carbon is dissolved in seawater and as a result of chemical reactions 

and exchanges between the sea and the atmosphere,  the sea as a whole turns out  to be an absorber of 

atmospheric CO2 and an oxygen emitter in the long run. 

Through photosynthesis plants also absorb carbon dioxide and accumulate it in plant tissues in the form of 

fats, proteins and carbohydrates. Later the herbivorous animals feed on these vegetables, from which they 

obtain energy for later, following the trophic chains, transferring it to the other levels of the food chain. This 

energy follows several paths: 

‐  On the one hand, it is returned to the atmosphere as carbon dioxide by breathing. 

‐ On the other hand, it drifts into the aquatic environment, where it can remain as organic 

sediments or combine with water to produce carbonates and bicarbonates (which account 

for 71% of the Earth's carbon resources). 

In  addition  to  the activity  carried out by  the plant  and animal  kingdoms  in  the  carbon  cycle,  the  carbon 

released by putrefaction and combustion also enters.  

The balance achieved with this cycle is breaking because human activity has raised the level of carbon in the 

atmosphere, especially by burning fossil fuels (coal, oil or natural gas) to produce energy.  

The result is that we emit more carbon dioxide than the planet can absorb. 

It is considered that the biomass has a neutral balance in CO2 emissions because its combustion does not 

contribute  to  the  increase  of  the  greenhouse  effect,  since  the  emitted  CO2 has  been  captured  from  the 

atmosphere previously by the plants through photosynthesis. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 20: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 1. Bioenergy exploittion in the agrifood sectors in rural areas 19

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

  

 

The main ADVANTAGES of the use of bioenergy against conventional energy sources are the following: 

● It contributes to reducing dependence on oil imports in the transport sector. 

● The mobilization of biomass only means obtaining a renewable fuel, neutral in terms of CO2 emissions and competitive in price with fossil fuels that are imported from outside EU. 

● It plays an important role in the preservation of the environment, thanks mainly to the reduction of CO2 emissions due to the substitution of fossil fuels and the valorisation of certain biomass residues that generate diffuse emissions (such as cattle droppings, intensive in generation of methane), thus taking advantage of native biomass and contributing to convert potentially problematic waste into resources. 

● Plays  a  fundamental  role  in  the  improvement  of  the  management  of  the  mountains,  helps  the cleaning of forests and to prevent fires. 

● Positive  impact  on  regional  and  local  development,  export  prospects,  social  cohesion  and employment opportunities in a new sector, especially with regard to SMEs and independent energy producers. Its economic impact is especially positive for the region in which it is installed. 

● As local sources, there is greater security in the local energy supply, shorter transport paths and lower losses in the transmission of energy. 

● They do not pollute and are respectful with the environment, which is why they are also called "clean energies". 

● They are safer for the health of people since they do not generate waste and are easy to dismantle. 

 

As DISADVANTAGES of its use compared to other conventional energy sources we can point out: 

● It requires innovation, research and investments. 

● It can promote extensive monoculture, and reduce biodiversity. 

● They can emit toxic particles in their combustion. 

● It can increase soil erosion and degradation. 

● The  supply‐consumption  relationship  is  often  defined  by  the  same  agent,  without  an  explicit assessment of the resource. 

● Bioenergy  systems  generally  have  comparatively  higher  capital  costs  than  conventional  systems based on fossil energy. 

● Normally there is no efficient institutional framework to stimulate the production and rational use of bioenergy. 

 

 

Page 21: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 1. Bioenergy exploittion in the agrifood sectors in rural areas 20

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

  

1.1.4. POLITICAL AND STRATEGIC CONTEXT OF BIOENERGY IN EUROPE 

 

1.1.4.1. Europe 2020 Strategy  

The Europe 2020 strategy  is  the growth and employment agenda of EU  in  the current decade  to ensure 

Europe's  economic  recovery  after  the  economic  and  financial  crisis.  It  points  to  smart,  sustainable  and 

inclusive growth as a way to overcome the structural deficiencies of  the European economy,  improve  its 

competitiveness and productivity and sustain a sustainable social market economy. 

Its  objectives  are  aimed at different  areas:  Employment, Research and development  (R & D),  Education, 

Poverty and social exclusion, etc. With regard to climate change and energy,  its main objectives are that 

greenhouse gas emissions are 20% less than 1990 levels; that 20% of energy is from renewable sources and 

an increase of 20% in energy efficiency. 

These objectives are also supported by other flagship initiatives at European level, including "A Europe that 

uses  resources  effectively"  which  promotes  energy  efficiency,  supports  the  shift  towards  a  low  carbon 

economy,  increased  use  of  renewable  energy  sources,  the  development  of  green  technologies  and  the 

modernization of the transport sector an industrial policy for the era of globalization. 

This Europe 2020 initiative insists on the need to make an urgent transition towards efficient ways of using 

natural resources. This affects consumers and producers alike in areas such as energy, transport, climate, the 

environment, agriculture, fisheries and regional policy. European Comission has submitted a proposal for the 

revision of outdated rules on the taxation of energy products in the European Union. With the proposed new 

rules,  it  is  intended  to restructure  the methods of  taxation of energy products,  in order  to eliminate  the 

current imbalances and take into account their CO2 emissions and their energy content. The new standards 

also aim to promote energy efficiency and encourage the consumption of products that are more respectful 

of the environment. 

 

 

1.1.4.2. Common agricultural policy 

The  common  agricultural  policy  (CAP)  of 

the  EU,  created  in  1962,  represents  an 

association  between  agriculture  and 

society,  between  Europe  and  its  farmers, 

to: 

● Improve  agricultural  productivity,  so 

that  consumers  have  a  stable  supply 

of food at affordable prices. 

● Ensure  a  reasonable  life  for  EU 

farmers. 

 

 

Page 22: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 1. Bioenergy exploittion in the agrifood sectors in rural areas 21

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

 

At present, the EU must face more challenges: 

● Food security: globally, food production will have to double to feed a world population of 9 billion 

people by 2050. 

● Climate change and sustainable management of natural resources. 

● Landscape conservation across the EU and the maintenance of a living rural economy. 

 

THE COMMON AGRICULTURAL POLICY (CAP) has two pillars: 

FIRST PILLAR: Support for the market for agricultural products and the income of farmers. 

Through: 

● The Common Market Organization (CMO) for agricultural products (market support), financed through the 

European Agricultural Guarantee Fund (EAGF). The CMO indicates the agricultural products covered, covers 

the rules on competition applicable to companies and the rules on public aid, and also has general provisions 

relating to exceptional measures and a reserve for crises in the agricultural sector. 

● Direct payments to farms with a payment system to support farmers' income: 1) a basic payment per hectare; 2) an ecological component 3) a supplementary payment to young farmers; 4) a "redistributive payment" to reinforce aid to the first hectares of a holding; 5) an additional help to the rents in the areas conditioned by natural limitations; 6) aid linked to  production for certain areas or types of agriculture for economic or social reasons; 7) an optional simplified regime for small farmers.  

SECOND PILLAR: The rural development policy. 

To support the rural areas of the Union and to respond to the many economic, environmental and social challenges of the 21st century. A greater degree of flexibility (compared to the first pillar) allows regional, national and local authorities to formulate their own seven‐year rural development programs on the basis of established measures. Unlike the first pillar, financed entirely by the Union, the second pillar programs are co‐financed by Union funds and regional, national or local funds. 

The EU's priorities for rural development policy are: 1) Promote the transfer of knowledge in agriculture, forestry and rural areas; 2) Improve the competitiveness of all types of agriculture and increase the viability of farms; 3) Promote the  organization  of  the  food  chain  and  risk  management  in  agriculture;  4)  Restore,  preserve  and  improve  the ecosystems  dependent  on  agriculture  and  forestry;  5)  Promote  the  efficiency  of  resources  and  encourage  the transition to a low‐carbon economy, capable of adapting to climate changes in the agricultural, food and forestry sectors; 6) Promote social inclusion, poverty reduction and economic development in rural areas. 

The CAP helps farmers to: 

• cultivate in a way that reduces greenhouse gas emissions 

•   use ecological farming techniques 

•   comply with the rules on the protection of public health, the environment and animal welfare 

•   produce and market the food specialties of your region 

•   make more productive use of forests and forest space 

•   develop new uses for agricultural products in sectors such as cosmetics, medicine and craft 

 

Page 23: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 1. Bioenergy exploittion in the agrifood sectors in rural areas 22

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

  

 

 

1.1.4.3. Directives for renewable energies 

 

Renewable  energy  shares  in  EU  gross  final  energy  consumption  vs  Renewable  Energy  Directive  and 

National Renewable Energy Action Plan trajectories (Source: Fourth report on the State of the Energy Union 

published on April, 9, 2019 by the Commission). 

In 2017, 11 Member States (Bulgaria, Italy, Czech Republic, Denmark, Estonia, Croatia, Lithuania, Hungary, 

Romania, Finland and Sweden) already had a renewable energy share above their 2020 targets. In addition, 

21 Member States (in addition to the previous ones: Germany, Greece, Spain, Cyprus, Latvia, Malta, Austria, 

Portugal, Slovakia, and the United Kingdom) met or exceeded their average indicative trajectory from the 

Renewable  Energy  Directive12  for  the  two‐year  period  2017‐2018.  The  remaining  7  Member  States13 

needed to step up efforts to comply with the average 2017‐2018 trajectory towards 2020. 

Directive 2009/28/EC, of the European Parliament and of the Council of 23 April 2009, on the promotion of 

the use of energy from renewable sources, establishes a common framework and sets mandatory national 

targets in relation to the share of energy coming from renewable sources in the final gross consumption of 

energy (minimum quota of 20%) and with the share of energy from renewable sources in transport (minimum 

quota of 10%). 

As of 2014, each member  state has been obliged  to demand  the use of minimum  levels  of energy  from 

renewable sources in new and existing buildings that make a major renovation, as well as in public buildings; 

and to encourage the use of heating and cooling systems and equipment from renewable sources. In the case 

of biomass, it was forced to promote conversion technologies that allow a conversion efficiency of at least 

85% in residential and commercial applications and at least 70% in industry. 

 

 

Page 24: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 1. Bioenergy exploittion in the agrifood sectors in rural areas 23

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

 

Each  member  state  must  make  known  to  citizens  the  support  measures  as  well  as  the  preparation  of 

information, awareness and training on renewable energies and their availability and environmental benefits 

for transport. 

The Commission will monitor  the origin of  the biofuels and bioliquids  consumed and  the effects of  their 

production (especially if the production of biofuels has an increase in food products). 

Sustainability requirement of biofuels and bioliquids. The Directive indicates that the production of biofuels 

must be sustainable. The biofuels used to meet the objectives set out in the Directive and those that benefit 

from the national support systems must therefore necessarily comply with sustainability criteria. Articles 17, 

18  and 19  include  the  sustainability  requirements  for biofuels  and bioliquids  as well  as  the  reduction of 

greenhouse  gas  emissions.  For  the  consumption  of  biofuels  to  be  taken  into  account  in  meeting  the 

objectives, it must provide at least a 35% reduction of greenhouse gases (GHG) with respect to fossil fuels. 

The minimum emission savings is 60% after 2018.  

 

Biofuels and bioliquids will not be produced from raw materials of high biodiversity value: 

● Primary forests and other wooded areas. 

● Protected areas. 

● Meadows or pastures with a rich biodiversity. 

● Biofuels and bioliquids will not be manufactured  from raw materials  from  land with high carbon 

reserves, that is, land that in January 2008 belonged to one of the following categories: a) Wetlands 

b) Continuous wooded areas c)  Lands with extension greater  than one hectare, with  trees of a 

height greater than five meters and a canopy cover of between 10% and 30%. d) Peat bogs. 

 

Member States  should  require economic operators  to demonstrate  that  the  sustainability  criteria have 

been met. You can mix lots of different characteristics with respect to sustainability. Operators must submit 

information audited by an independent agent. The auditor must ensure that the system and information are 

accurate, reliable and protected against fraud. 

To demonstrate compliance with the obligations imposed on operators in the field of renewable energy and 

the  objective  established  for  the  use  of  energy  from  renewable  sources  in  all  forms  of  transport  the 

contribution of biofuels obtained from waste, materials non‐food cellulosics and lignocellulosic material 

will be considered to be twice the equivalent of other biofuels. 

Biofuels used to meet the objectives set in the Directive and those that benefit from national support systems 

must comply with sustainability criteria.  

 

 

 

 

Page 25: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 1. Bioenergy exploittion in the agrifood sectors in rural areas 24

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

 

 

Modification  of  Directive  2009/28/EC,  the  sustainability  requirements  of  the  biofuels  established  in  the 

Renewable Energy Directive have been modified through the approval of Directive (EU) 2015/1513 of the 

European Parliament and of the Council, of September 9, 2015, by which the Directive is modified 98/70/EC, 

on the quality of gasoline and diesel, and Directive 2009/28/EC, on the promotion of the use of energy from 

renewable sources.  

The main changes introduced are summarized below. 

Reduction of greenhouse gas emissions 

  The reduction of greenhouse gas emissions derived from the use of biofuels and bioliquids will be at least 50%, in the case of biofuels and bioliquids produced in facilities as of January 1, 2018. 

The share of energy from biofuels produced from cereals and other crops rich in starch, sugars, oilseeds and crops  on  agricultural  land  as main  crops mainly  for  energy  purposes  will  not  exceed  7%  of  final  energy consumption in transport  in 2020. Biofuels produced from the raw materials  listed in Annex IX will not be counted for the purposes of this limit. 

Biofuels produced from raw materials listed in Annex IX shall be deemed to be twice their energy content. 

Specific objective of advanced biofuels: Each Member State will seek to achieve the objective that a minimum proportion of biofuels produced from raw materials and other fuels listed in Part A of Annex IX be consumed in its territory. Each Member State will set a national objective, which it will endeavor to achieve. A reference value for this objective is 0,5 percentage points in energy content for the share of energy from renewable sources in all forms of transport in 2020, which should be achieved with biofuels produced from raw materials and other fuels, listed in Part A of Annex IX. 

For information purposes, the determination of the reduction of greenhouse gas emissions due to the use of biofuels  and  bioliquids  will  be  taken  into  account  and  the  provisional  average  values  of  the  estimated emissions resulting from the indirect change of land use will be communicated to the Commission, established in Annex VIII. 

Annex VIII 

 Part A.  Estimated provisional emissions of biofuel and bioliquid raw materials, resulting from the indirect 

change in land use (gCO2eq/MJ)  

Raw materials Overage 

Cereals and other crops rich in starch 12 

Sugars  13 

Oilseeds  55 

 Part B.  Biofuels  and  bioliquids  for which  emissions  resulting  from  the  indirect  change  of  land  use  are 

considered zero. Those produced from the following categories of raw materials: 1) Raw materials not included in part A of this annex. 2) Raw materials whose production has led to a direct change in land use, that is, to a change in one  of  the  following  land  cover  categories  established  by  the  IPCC:  forest  lands,  pastures, wetlands, settlements and other lands, to farmland or vivacious crops. In this case, a value must have been calculated (emissions resulting from the direct change of land use), in accordance with Annex V, part C, point 7. 

 

 

Page 26: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 1. Bioenergy exploittion in the agrifood sectors in rural areas 25

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

 

Annex IX 

 Part A.  Raw materials and fuels whose contribution will be considered double its energy content: 

a)   Algae grown in terrestrial or photo‐bioreactor ponds. 

b)   Fraction of biomass of mixed municipal waste, but not of separate domestic waste subject to the recycling objectives established in Directive 2008/98/EC. 

c)   Biowaste according to the definition of Directive 2008/98/EC collected from private homes, subject to the separate collection established in article 3, paragraph 11, of said Directive. 

d)   Fraction of industrial waste biomass not suitable for use in the human or animal food chain, including material from retail or wholesale and from the agri‐food industry or fisheries and aquaculture, excluding raw materials listed in part B of this annex. 

e)   Straw. 

f)   Animal manure and sewage sludge. 

g)   Effluents from palm oil mills and empty palm bunches of fruit. 

h)   Resin oil tar. 

i)   Crude glycerol. 

j)   Bagasse. 

k)   Grape pomace and wine lees. 

l)   Nuts shells. 

m)  Wraps. 

n)   Clean corn husk residues. 

o)   Fraction of biomass  from  industrial waste and waste  from  forestry and  from  forest‐based industries,  ie  bark,  branches,  pre‐commercial  thinnings,  leaves,  needles,  tree  crowns, sawdust, shavings, black bleach, brown bleach, sludge fiber, lignin and resin oil. 

p)   Other non‐food cellulosic substances defined in art. 2, second paragraph, letter s). 

q)   Other  lignocellulosic  materials  defined  in  art.  2,  second  paragraph,  letter  r),  with  the exception of sawlogs and logs for sheet metal. 

r)   Liquid and gaseous renewable fuels of non‐biological origin for transport. 

s)   Capture  and  use  of  carbon  for  transport  purposes,  if  the  energy  source  is  renewable  in accordance with article 2, second paragraph, letter a). 

t)   Bacteria, if the energy source is renewable (article 2, second paragraph, letter a). 

 Part B.  Raw materials whose contribution will be considered twice their energy content: 

a)   Used cooking oil.  

b)   Animal  fats classified  in categories 1 and 2 according  to Regulation  (EC) No 1069/2009 of  the European Parliament and of the Council. 

 

 

Page 27: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 1. Bioenergy exploittion in the agrifood sectors in rural areas 26

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

 

1.1.4.4. Strategic framework on climate and energy for the period 2030 

Greenhouse gases exist naturally in the atmosphere (except fluorinated gases) but the rapid increase in their 

concentration due to anthropogenic activity has made them a threat to the climate. 

Greenhouse gases are carbon dioxide (CO2), methane (CH4), nitrous oxide (N2O), hydrofluorocarbons (HFCs), 

perfluorocarbons (PFCs) and sulfur hexafluoride (SF6). Of these,  it  is CO2 that contributes most to climate 

change, since it represents approximately 80% of total emissions. 

The main source of CO2 emissions  is the combustion of  fossil  fuels. This  is done mainly to obtain energy, 

either electrical energy in power plants or either mechanical or thermal energy, such as internal combustion 

engines of vehicles or heating boilers in buildings. In this way, the main sectors involved in the emission of 

this gas are the energy sector and the transport sector. 

Much emphasis  is  placed on  the  importance of  efficiency  in  the  field of  energy,  that  is,  the  relationship 

between the results obtained and the resources, in this case energy resources, used to achieve them. In other 

words, energy efficiency is defined as the relationship between the production of a performance, service, 

good or energy, and  the expenditure of energy.  The  improvement of energy efficiency  is  the  increase  in 

energy efficiency as a result of technological, behavioral and/or economic changes. 

The fundamental objectives of the climate and energy framework for 2030 are three: 

● at least 40% reduction of greenhouse gas emissions (relative to 1990 levels) 

● at least 27% share of renewable energy 

● at least 27% improvement in energy efficiency 

This framework ‐ adopted by the EU leaders in October 2014 ‐ is based on the climate and energy package 

until 2020. 

In addition,  it conforms to the long‐term perspective contemplated in the Roadmap to a competitive  low 

carbon economy in 2050, the Energy Roadmap for 2050 and the White Paper on Transport. 

 

Greenhouse gases: reduction of at least 40%   

By 2030, the framework establishes a binding objective of reducing EU emissions by at least 40% compared 

to 1990 levels. 

This will allow the EU to take cost‐effective measures to achieve its long‐term goal of reducing emissions by 

80‐95% by 2050, in the context of the reductions that must be made by developed countries and contribute 

in an equitable and ambitious way to the Paris Agreement. 

In order to achieve the reduction target of at  least 40%, the sectors  included  in the EU Emission Trading 

Scheme (ETS) should achieve a reduction of 43% compared to 2005 levels, for which it would be necessary 

to reform and strengthen the ETS; In addition, sectors not included in the ETS should achieve a reduction of 

30%  compared  to  2005  levels,  for which  purpose  binding  targets  would  have  to  be  established  in  each 

Member State. 

 

 

Page 28: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 1. Bioenergy exploittion in the agrifood sectors in rural areas 27

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

Renewable energies: at least 27% of quota  

The  framework  establishes  a  binding  objective  at  European  level  to  encourage  renewable  energy  to 

represent at least 27% of the EU's energy consumption by 2030. 

Energy efficiency: at least 27% improvement 

Based on the Energy Efficiency Directive, the European Council has approved by 2030 an indicative energy 

saving target of 27%. 

That objective will be revised in 2020 with another 30% present. 

New national measures must guarantee important energy savings for consumers and the industry alike. For 

example: 

● Energy distributors or retail energy sales companies must achieve energy savings of 1,5% per year through the implementation of energy efficiency measures. 

● EU countries can choose to achieve the same level of savings through other means, such as improving the efficiency of heating systems, installing double‐glazed windows or insulating ceilings. 

● The public sector in EU countries should buy energy efficient buildings, products and services. 

● Every year, the governments of the EU countries must carry out energy efficiency renovations at least 3% (per area) of the buildings they own and occupy. 

● Energy consumers should be empowered to better manage consumption. This includes easy and free access to data on consumption through individual measurement. 

● National incentives for SMEs to submit to energy audits. 

● Large  companies will  conduct  audits  of  their  energy  consumption  to  help  them  identify ways  to reduce it. 

● Monitoring of efficiency levels in new power generation capacities. 

 

New governance system 

Progress will be made in the development of a transparent and dynamic governance process that contributes to establishing the Energy Union and to achieving the climate and energy objectives by 2030 in an effective and coherent manner. 

Benefits 

A joint approach up to 2030 contributes to guarantee the regulatory security demanded by investors and to coordinate the efforts of  the EU countries. The established framework favors the advance towards a  low carbon economy and the creation of an energy system that: 

‐ guarantee affordable energy for all consumers  

‐ increase the security of the EU's energy supply 

‐ reduce our dependence on energy imports  

‐ reate new opportunities for growth and employment 

In  addition,  it  entails  a  series  of  benefits  for  health  and  the  environment  (for  example,  by  reducing  air pollution). 

 

Page 29: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 1. Bioenergy exploittion in the agrifood sectors in rural areas 28

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

Required investments 

According to the forecasts, the average annual additional investments for the whole of the EU during the period 2011‐2030 would amount to 38.000 million euros. These investments would be compensated to a large extent by  fuel  savings. More  than half of  the  investments  should go  to  the  residential  and  tertiary sectors. 

Countries with lower levels of income would have to make a relatively greater effort compared to their GDP (however,  the conclusions of  the European Council address  the  issue of sharing and  include measures of equity and solidarity, which also seek to ensure overall efficiency). 

Costs of the energy system 

The costs do not differ substantially from those that would involve the renovation, already inevitable, of an 

aging  energy  system.  According  to  the  forecasts,  in  2030  the  total  cost  of  the  energy  system will  have 

experienced an increase equivalent to 0,15% of the EU GDP if the objectives are met in a profitable manner. 

Overall, there is a shift from operating costs (fuel) to capital costs (investments). 

 

1.1.4.5. Reindustrialization of the EU 2030:     of a rural economy and a circular economy base don the rural environmet  

With regard to sustainability  in agriculture,  livestock and rural development, as well as  in terms of food 

security, the policy established in the European Union sets the direction and strategy in most aspects related 

to production agricultural  and  livestock,  the  transformation of  agricultural  products,  and  the  sustainable 

supply of sufficient quantities of safe food to the EU's inhabitants, through the Common Agricultural Policy 

(CAP). Likewise, the reformed common fisheries policy aims to contribute to sustainable food supply through 

sustainable aquaculture and fisheries. 

In the framework of the New European Consensus for Development, regarding Agriculture, the EU proposes 

paragraphs 26, 55, 56 and 110,  focusing on the sustainability of water resources, agriculture, sustainable 

fisheries and livestock and systems sustainable food And in the same sense the Common Agricultural Policy 

(CAP) of the EU represents an association between agriculture and society, between Europe and its farmers. 

Its main objectives have evolved since that time, after a radical reform in 2013 in order to be fairer, greener, 

more efficient and more innovative and now includes among its main objectives, with funding at European 

level, as much as 38% of the continental budget: 

•   helps farmers produce enough food for Europe 

•   guarantees that food is safe (for example, through traceability)  

•   protects farmers from excessive price volatility and market crises 

•   helps them to invest in the modernization of their farms 

•   maintains viable rural communities with diversified economies 

•   creates and maintains jobs in the food industry 

•   protects the environment and the welfare of animals  

 

 

Page 30: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 1. Bioenergy exploittion in the agrifood sectors in rural areas 29

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

 

1.1.4.6. ENERGY ROUTE MAP FOR 2050 

The  European  Commission  is  studying  cost‐effective  procedures  to  make  the  European  economy  more 

climate‐friendly and consume  less energy.  It has established a Roadmap towards a  low‐carbon economy, 

with a series of measures for this viable and economically feasible transition. 

By  2050,  the  EU  should  have  reduced  its  greenhouse  gas  emissions  by  80%  in  relation  to  1990  levels, 

exclusively through internal reductions (ie without recourse to international credits). This objective is in line 

with the European commitment to reduce emissions by 80‐95% in 2050, in the context of the reductions that 

must be made by developed countries. 

To achieve this, you will first have to achieve a reduction of 40% in 2030 and 60% in 2040. To save costs later, 

it  is  advisable  to  act  soon.  If we  postpone  the measures, we will  have  to  reduce  emissions much more 

drastically at a later stage. Therefore, the previous stages established are: 

o A reduction of 40% in 2030 compared to 1990 levels (this goal is already part of 

the framework for 2030) 

o A reduction of 60% in 2040 

It is necessary that all sectors contribute to the transition towards a low carbon economy, based on their 

technological and economic potential. Although measures will have to be taken in all sectors that are mainly 

responsible for emissions in Europe, there are differences in the importance of the reductions that can be 

expected. 

‐ Production and distribution of electricity: The electricity sector, which has  the greatest  reduction 

potential,  could  almost  completely  eliminate  CO2  emissions  by  2050.  In  transport  and  heating, 

electricity  could  partially  replace  fossil  fuels.  Electricity will  be  obtained  from  renewable  sources 

(wind, solar, hydroelectric, biomass) and from other sources of low emissions, such as nuclear power 

plants or thermal power plants equipped with carbon capture and storage technologies. For that, it 

will also be necessary to make important investments in smart grids. 

‐ Transport: In 2050, emissions from transport could be reduced by more than 60% compared to 1990 

levels. In the short term, most of the advances will be concentrated in gasoline and diesel engines, 

which  can  still  be more efficient  in  the  fuel  consumption.  In  the medium and  long  term,  plug‐in 

vehicles, both hybrid and purely electric, will make possible an even greater reduction in emissions. 

Biofuels will be increasingly used in aviation and road transport, since not all heavy vehicles of the 

future will be electric. 

‐ Buildings: Residential and office building emissions could be reduced almost completely (around 90% 

in 2050). Energy efficiency will be radically improved by: 

● the application of passive housing technologies in new constructions 

● the renovation of old buildings to improve their energy efficiency 

● the  replacement  of  fossil  fuels  with  electricity  and  renewable  energies  for  heating,  air 

conditioning and food preparation purposes 

 

 

Page 31: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 1. Bioenergy exploittion in the agrifood sectors in rural areas 30

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

 

‐ Industry: By 2050, energy‐intensive industries could have reduced their emissions by more than 80%. 

The technologies used will increase their cleanliness and energy efficiency. Until shortly after 2030, 

there would be a gradual decrease in CO2 emissions thanks to advances in the reduction of energy 

intensity. As of 2035, carbon capture and storage technologies would be applied in the sectors (steel, 

cement, etc.) where it is not possible to reduce emissions by other procedures. In this way, much 

greater reductions could be obtained in 2050. Regarding the emission of gases other than CO2 in the 

industries  that  are  part  of  the  EU's  emission  trading  scheme,  the  estimates  already  forecast  a 

decrease to very high levels low. 

‐ Agriculture: As the global demand for food increases, the weight of agriculture in total EU emissions 

will  increase  to  represent  one  third  in  2050,  approximately.  However,  here  reductions  are  also 

possible. The agricultural sector will have to reduce emissions from fertilizers, manure and livestock 

and can contribute to the storage of CO2 in soils and forests. The evolution towards a healthier diet, 

rich in vegetables and with less meat, can also reduce emissions. 

 

The roadmap concludes that the transition towards a low carbon society is viable and economically possible, 

but requires innovation and investments. 

This transition: 

● it would give a boost to the European economy, thanks to the development of clean technologies 

and energies with very low or no carbon emissions, and would encourage growth and employment 

● help reduce the use of essential resources such as energy, raw materials, soil and water in Europe 

● make the EU less dependent on costly oil and gas imports 

● it would entail a series of health benefits (for example, by reducing air pollution) 

 

To make this transition, the EU would have to invest an additional 270.000 million euros (that is, an average 

of 1,5% of its annual GDP) over the next forty years. 

   

Page 32: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 1. Bioenergy exploittion in the agrifood sectors in rural areas 31

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

  

 1.2.‐   BIOENERGY AS A NEW OPPORTUNITY    FOR RURAL DEVELOPMENT    

1.2.1.  INTRODUCTION TO BIOENERGY    USE IN THE FOREST AND AGRO‐FOOD SECTORS 

The Associations  for  the  energy  valorisation of  the  Biomass  that  group bioenergy promoters,  forest  and 

agricultural owners, the forest industry of first transformation and the waste recovery industry, that try to 

defend  the use of  the bioenergy as  the engine of  the  rural economy due  to  the employment generation 

capacity that this use has, estimate that 135 direct jobs can be created for every 10.000 habitants of biomass, 

compared to the 9 that are created using oil or natural gas (Miguel Trossero, FAO). That is, the capacity to 

generate employment of bioenergy is 14 times higher than fossil fuels. 

In  a  hypothetical  development,  in  which  bioenergy  reached  all  citizens  in  Spain,  594.000  jobs  could  be 

created. An example that has occurred is that of Italy, which a few years ago saw how, in only 4 years, a heat 

market with biomass of 3.500 million euros and 6.500 jobs was created.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 33: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 1. Bioenergy exploittion in the agrifood sectors in rural areas 32

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

  

Some European countries are among the top 10 in the ranking of countries worldwide with the most installed 

capacity for bioenergy exploitation (Italy, Sweden, United Kingdom and Germany). 

In the forestry sector the use of bioenergy contributes to a sustainable forest management, being perfectly 

compatible also with other industrial uses. The use of forest residues after felling improves the problem of 

underutilization of forests and reduces the risk of fires. 

A greater use of the forest masses would  increase the productivity of the forests and  improve the socio‐

economic conditions of the territory. In Europe, it takes advantage of an average of 61% of the annual growth 

of the masses, and in the Nordic countries, almost 90% thanks to which the economy has been able to be 

boosted by retaining population in rural areas. This gives an idea of the enormous possibilities in the southern 

European countries where the potential productivity of the forests is much greater, since the long vegetative 

period in these latitudes is up to 3 times longer. 

But also in the rural environment there is a huge potential for the use of different residues from the various 

agricultural, livestock and agro‐food processing activities. There are many examples of waste and by‐products 

that are produced in rural areas with enormous energy potential. Olives wastes (“Orujillos”,  “alpechines” 

and olive bones) as remains of the olive industry; remains of pruning of fruit trees; vine shoots, skin and grape 

grains, scrapes and grape beetles as remnants of winemaking activity; serum of milk and other remains and 

sludge from the wine industry, brewing industry and agri‐food industry in general; slurry and other cattle 

manures; cereal straws and other remains of agricultural activities; waste from the meat industry; remains 

of the mushroom growing substrate, and many more. 

Finally,  there  is also the possible agricultural economic activity aimed at cultivated crops with the unique 

objective of obtaining biomass (energy crops, agricultural or forest crops of fast‐growing plant species that 

are planted for the purpose of harvesting to obtain energy or as raw material for obtaining other combustible 

substances). 

   

Page 34: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 1. Bioenergy exploittion in the agrifood sectors in rural areas 33

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

 

1.2.2.   USE AND MANAGEMENT OF ANIMAL AND VEGETABLE RESIDUES    AS SOURCES OF ENERGY IN RURAL AREAS  

1.2.2.1. Introduction to the management of agro‐food waste 

Waste management or waste disposal  is all  the activities and actions  required to manage waste  from  its 

inception to its final disposal. This includes amongst other things collection, transport, treatment and disposal 

of waste together with monitoring and regulation. Waste management within an agricultural enterprise is all 

about how to dispose of all the things you don't want on the farm.  

The use of agricultural and livestock waste as bioenergy apart from solving the problem of the elimination of 

this waste  implies  the  economic  valuation  of  a  new  resource  that  can  suppose  an  economic  income  or 

important savings if it is used for self‐consumption. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  CHALLENGES AND OPPORTUNITIES OF WASTE MANAGEMENT BY FARMERS 

In addition, the use of agro‐food waste as a raw material for energy production can solve other problems 

associated with this waste (smells, soil contamination, etc.).  

When organic wastes are broken down by microorganisms in a heat‐generating environment, waste volume 

is  reduced,  many  harmful  organisms  are  destroyed,  and  useful,  potentially  marketable,  products  are 

produced. 

•   Because of not knowing what to do, the wastes are indiscriminately discharged leading 

to contamination of soil, air and water. 

 

 

Page 35: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 1. Bioenergy exploittion in the agrifood sectors in rural areas 34

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

•   Some wastes are also used as cooking fuel or burnt into ashes openly, polluting the air. 

•   In the case of livestock farmers, wastes pose more dangers to their animal if not properly 

disposed of. 

•   Where environmental regulations are being enforced, farmers face further challenges. 

 

These  amongst  other  challenges  could  be  converted  into  opportunities  by  using  the wastes  to  generate 

several products both of own use and sales. This also offers farmers a form of shock absorber from likely 

price fluctuation. 

Where there is fall in price, the income from waste could provide additional support. 

It also makes degree energy dependent to a significant portion. 

Energy products from waste can be: 

Biogás  Residues of raw material for power plant 

Other biofuels  Electricity 

Pellets  Steam for heating and drying 

 

Most of  these products may not be consumed by  the  farmer.  They  could be  sold  to generate additional 

income and boost the business. 

 

1.2.2.2.‐ Biomass from residues from the agrifood sector 

 Biomass is a source of renewable energy derived from organic materials from various activities: 

 

•   agricultural crops 

•   forestry activities  

•   agricultural residues, 

livestock, industrial, forestry 

and urban waste 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 36: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 1. Bioenergy exploittion in the agrifood sectors in rural areas 35

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

 

Energy obtained from biomass can be used for: 

•   Production of heating, used in own livestock facilities or in industrial processes or in district heating 

systems, supplying heating and hot water to groups of homes and buildings, to neighborhoods or 

towns and entire cities. 

•   Electric generation (in small scale for self‐consumption but more usually in large power plants to 

pour into the grid). 

•   Fuels production. 

 

Recently, biomass usage as a source of energy has been increasing in the EU and significantly contributes to 

Europe's energy supply diversification. The industry related to biomass energy creates new job for people 

and lowers greenhouse gas emissions (GHGs). 

Biomass is any organic matter—wood, crops, seaweed, animal wastes—that can be used as an energy source. 

Biomass is probably our oldest source of energy after the sun. For thousands of years, people have burned 

wood to heat  their homes and cook their  food. Biomass gets  its energy  from the sun. All organic matter 

contains stored energy from the sun. During a process called photosynthesis, sunlight gives plants the energy 

they need to convert water and carbon dioxide into oxygen and sugars. These sugars, called carbohydrates, 

supply plants and the animals that eat plants, with energy. Foods rich in carbohydrates are a good source of 

energy for the human body. Biomass is a renewable energy source because its supplies are not limited. We 

can always grow trees and crops, and waste will always exist. 

Forms  of  Biomass  Energy/Fuels:  Biomass  fuels  or  bio‐fuels  are  in  various  forms:  Solid  (wood,  sawdust, 

garbage, etc.), Liquid or Ga (Biogas or swamp gas). 

Biomass exists in the thin surface layer of the earth called biosphere It represents only a tiny fraction of the 

total mass of the earth but it is an enormous store of energy. This store is being replenished continuously.  

Sun is the main source for supplying energy. In fact, very small fraction i.e., about 0,5 percent of the solar 

energy striking the earth is believed to be captured by plants through photosynthesis on world basis.  Biomass 

includes mainly trees and plant wastes (eg. wood, sawdust, leaves, twigs), agricultural residues, animal waste, 

etc. 

 

Biomass and bio‐waste resources: Typically, biomass refers to the non‐food part of plants. Various biomass 

resources include woody and herbaceous species, wood wastes, agricultural and industrial residues, waste 

paper, municipal solid waste, bio‐solids, waste from food processing, animal wastes, aquatic plants and algae, 

and so on Major organic components of biomass can be classified as cellulose, hemicelluloses, and lignin. 

 

 

 

 

 

Page 37: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 1. Bioenergy exploittion in the agrifood sectors in rural areas 36

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

Main ways to use biomass energy: There are four major ways to use biomass energy: direct combustion, 

gasification, pyrolysis, and anaerobic digestion. In countryside regions of developing nations, combustion of 

dry agriculture waste has been the most important method for heating and cooking.  

• Dry biomass can also be burned to produce electricity, gasified to produce methane, hydrogen, and carbon 

monoxide, or converted to a liquid fuel. 

• The wet form of biomass, such as sewage sludge, cattle manure, and food industry waste, can be fermented 

to produce fuel and fertilizer.  

Because biomass can be converted directly into a liquid fuel, it could supply much of our transportation fuel 

needs in the future for cars, trucks, buses, airplanes, and trains. Solar and wind energy supported systems 

can be used in biomass conversion processes. 

 

  TYPES OF BIOMASS RESIDUES IN THE AGRIFOOD SECTOR  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  AGRICULTURAL RESIDUES AS AN ENERGY SOURCE ADVANTAGES 

•   No competition with food production 

•   Large biomass resource from existing agricultural land (avoid land use change) 

•   Reducing environmental problems (e.g. emissions from open field burning) 

•   Additional source of revenue for farmers –  income generation 

•   Rural development 

•   Community based energy system 

 

 

 

Page 38: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 1. Bioenergy exploittion in the agrifood sectors in rural areas 37

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

1.2.2.3. Uses of bioenergy in rural áreas. Some examples. 

We describe as follows some exploitations in more detail, classifying biofuels according to whether they are 

solid or liquid‐gaseous, and some examples of applications in the agri‐food sectors are included.  

 

 SOLID BIOFUELS 

Solid fuels obtained from biomass that can be used for the production of heat are not only the forest crops 

or the rest of forest activities; there is a great diversity of remains and byproducts of agricultural activities 

and the agro‐food industry with great potential such as firewood and pruning remains (with their possible 

transformation into chips, pellets, etc.), olive bones, husks of nuts, cereals straw and many others.  

 

FOR THERMAL USE 

The  thermal  applications  of  the  biomass  can  be  carried  out  mainly  through  boilers,  stoves  or 

fireplaces. The boilers are the only equipment capable of heating and hot water at the same time, 

while the stoves and fireplaces allow to heat the room in which they are located. 

An especially interesting option are the district heating, which due to their greater energy efficiency 

and the use of economies of scale, allow reaching a greater number of users. There are examples of 

these district heating in Spain, from installations of 400 kW of power and several hundred meters of 

pipes that provide service to several municipal and private buildings (such as the El Atazar city council 

network in Madrid), to installations of around 15 MW and more than 10 km of network, such as those 

already in operation in the cities of Soria and Móstoles or at the University of Valladolid. 

These solid fuels can also be used within the agri‐food sector to produce the heating and hot water 

needed in the production processes of farms and livestock farms, wine industries, food industries, 

etc. Here are some examples: 

Use of waste from the process of production of wine as solid biofuels in Cellars.  

The waste  used  are  the branches  of  the wine 

pruning, the barrels in disuse, remains of grapes 

after  pressing.  Through  the  combustion  of 

biomass  in  the  boiler,  the  heating  of  the 

installations is obtained and the hot water and 

the water used in the industrial processes of the 

cellars are obtained. 

 

 

 

 

 

 

 

Page 39: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 1. Bioenergy exploittion in the agrifood sectors in rural areas 38

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

 

Use of biomass in pig farms, poultry farms, etc.

The boilers of conventional  fuels  like diesel  fuel can be replaced by biomass boilers (of pellets or 

polyvalent  that allow different  solid biofuels)  to produce  the necessary heating  in  some  types of 

farms (maternity areas). 

It can be done through a contract with an Energy Services Company that deals with installation and 

maintenance.  

 

 

Use of olive seeds as a solid biofuel.  

The  olive  seed  is  a  fuel  with  excellent  characteristics:  high  density,  humidity  around  15%,  very 

uniform granulometry and calorific value around 4.500 kcal/kg  in dry basis.  It  is very  suitable  for 

thermal uses, both in the industrial sector as domestic and residential. Traditionally it has been used 

in boilers of olive grove industries, both oil mills and extractors. It has also been used in other sectors 

such as the ceramic industry, farms, etc. 

Nowadays its uses in the domestic and residential sector for the supply of hot water and heating are 

becoming  increasingly  important.  The  technology  has  experienced  a  great  advance,  currently 

importing equipment with very high performance and low emission levels. To facilitate the collection 

of fuel, olive seeds are being sold in 15 kg bags, easy to distribute and handle, optimal for use in the 

domestic sector, and with a considerably lower price than other fuels with similar benefits, such as 

wood pellets. 

 

 

FOR ELECTRICITY GENERATION 

Biomass  can  also generate  electricity.  The  production  of  electricity  requires  even more  complex 

systems given the low calorific value of biomass, its high percentage of moisture and its high volatile 

content.  This  requires  specific  thermal  power  plants  with  large  boilers,  with  larger  household 

volumes than if using a conventional fuel, which involve high investments. 

The great demand for fuel from these electric plants requires ensuring a continuous supply, which 

has the duality of increasing its price by the distance at which the supply must be sought, but can 

also reduce it by acquiring large quantities. There are few electricity production plants that exist in 

Spain and most of the installed power comes from installations located in industries that have their 

own production assured. This is the case of the paper industry and, to a lesser extent, of other forest 

and  agro‐food  industries,  which  take  advantage  of  the  waste  generated  in  their  manufacturing 

processes to reuse them as fuels. 

One  of  the  explanations  for  this  limited  progress  is  the  lack  of  energy  crops  that  supply  fuel 

continuously to certain plants.  

 

 

 

Page 40: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 1. Bioenergy exploittion in the agrifood sectors in rural areas 39

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

In  order  to  improve  the  performance  of  the  facilities  and  therefore  their  economic  profitability, 

technological innovation in this field is oriented towards the development of biomass gasification 

and  subsequent  conversion  into  electricity  through motor  generators  or  other  gas  combustion 

systems. The immediate future will be the promotion of biomass co‐combustion, that is, the joint 

combustion of biomass and other fuel in thermal power plants already installed.  

 

1. Among the fuels most used in electrical applications are the residues of the olive oil industry such as 

the pomace (olive residues called in Spanish “orujo” and “orujillo”) there are large plants in the south 

of Spain that feed on these fuels.

Orujo: The process of obtaining olive oil in the mills, mainly by centrifugation and in a small number 

by pressing, generates as by‐product this. For every ton of processed olives, approximately 0.8 tons 

of pomace are obtained, which has an approximate humidity of 60% ‐65%. The pomace generated in 

the  oil mills  is  stored  in  rafts  for  further  processing,  which  can  be  a  physical  process  of  second 

centrifugation or a chemical process in the extractors, obtaining olive residue oil, but it can also be 

subsequently used for the production of electricity, previous drying up to an approximate humidity 

of  40%  to  facilitate  its  combustion.  Around  30%  of  the  pomace  generated  in  Andalucia  (Spain) 

undergoes this process. 

Orujillo: The pomace, once dried and subjected to the process of oil extraction, is transformed into 

orujillo. It is a by‐product with a humidity of around 10% that has good properties as a fuel, with a 

calorific value of around 4.200 kcal/kg on a dry basis, and which can be used both for generating 

thermal energy in industries and for generation of electric power. 

There are 7 electric power generation plants with orujillo, with a total installed capacity of 67 MW, 

which means  a  consumption  capacity  of  422.000  Tm/year.  The  rest,  262.000  Tm/year, would be 

available for thermal consumption. 

A part of this residue generated in the extractors is self‐consumed in the installation itself, both in 

the drying of the pomace and in boilers to generate steam for the process. In some cases, and more 

and more frequently, the drying in the extractors is done by cogeneration with natural gas, which 

supposes for the extractors an additional source of income for sale of the electric energy produced. 

The cogeneration implies a lower self‐consumption of the residue “orujillo” in the extractor, which 

makes it available for other uses. 

 

2. Forest industries and other agri‐food industries (such as corn industries and alcohol industries) also 

have their share of  importance  in producing electricity with their own waste (chips, sawdust, rice 

husk, grape pomace...). 

One of the largest biomass power plants in Spain is located in Sangüesa (Navarra‐Spain), in this case 

supplied with cereal straw.  Another example is in Biomass of Cantabri (Spain), where biomass is used 

mainly as forest biomass from the remains of eucalyptus felling and other fast‐growing forest species. 

Biomass of Cantabria (Spain). 

 

 

 

Page 41: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 1. Bioenergy exploittion in the agrifood sectors in rural areas 40

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

  LIQUID (or GASEOUS) BIOFUELS 

Generically called liquid biofiels refer to all fuels, both liquid and gaseous, which are obtained from biomass 

and can be used for any energy application, whether thermal, electrical or mechanical, to feed boilers and 

internal combustion engines. However, the terms commonly used for its definition are:  

‐ Biofuels:   liquid or gaseous biofuel used for transport. 

‐ Bioliquids:   liquido or gaseous biofuels intended for energy uses other than transport, 

including electricity and the production of heat and cold.  

 

 

BIOGAS FOR THERMAL AND ELECTRICAL USE 

Biogas is a gas composed mainly of methane (CH4) and carbon dioxide (CO2), in varying proportions 

depending on the composition of the organic matter from which it was generated. It has enormous 

potential in the agri‐food sector because the main sources of biogas are livestock and agro‐industrial 

waste,  but  also  sludge  from  urban  wastewater  treatment  plants  and  the  organic  fraction  of 

household waste. 

Biogas  is  the  only  renewable  energy  that  can  be  used  for  any  of  the major  energy  applications: 

electric, thermal or as fuel. 

It  can  be  channeled  for  direct  use  in  a  boiler  adapted  for  combustion  and  thus  produce  heat  in 

industrial  processes  or  for  homes.  It  can  be  injected  after  purification  to  biomethane  in  existing 

natural gas infrastructures, both transport and distribution. 

Biogas can be used as fuel in a cogeneration facility for electrical and thermal energy. Basically it is a 

gasoline engine connected to a generator. The engine activates the generator which in turn produces 

the electricity. As a result of  internal combustion, the gas engine also generates heat. The engine 

releases this heat through the exhaust gases and the cooling water. The exchangers allow to capture 

and use this thermal energy in a productive way since the water temperature reaches 90ºC. 

The agri‐food industry needs a large amount of electrical and thermal energy that biogas production 

can satisfy. 

 

Examples in the agri‐food and forestry sector: 

Use of biogas in small agrifood small‐scale companies for self‐consumption, for example for the 

production of heat needed in the maternity areas of the farms, in addition to the production of 

electrical  energy.  The  problem  is  that  small  and  medium  enterprises  (SMEs)  have  a  small 

production of waste or by‐products susceptible to produce biogas. This requires the adaptation 

of technology to small‐scale plants or the association of several farms or agro‐food industries 

for joint production. It has the advantage that the fertilizer obtained is also very interesting for 

agricultural operations. There are many examples of successful cases of small‐scale plants for 

self‐consumption. 

 

 

 

Page 42: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 1. Bioenergy exploittion in the agrifood sectors in rural areas 41

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

 

There are biogas plants adaptable to small livestock farms (compact, modular, easy to install and 

simple operation for small and medium sized livestock farms, which would allow organic waste 

to be valued through the production of biogas and a fertilizer  that can be used in situ  in the 

farms, which allows obtaining biogas with a methane content of up to 64% that can be used as 

fuel in engines for heat and electricity generation, and the resulting liquid digestate shows better 

fertilizer capacities than the manure. 

 

Production of biogas to produce electricity from waste and by‐products with high water content: 

sera (by‐product of  the dairy  industry) manures and slurry from the pig sector and other by‐

products of agri‐food origin (remnants of the wine and beer industry).  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 43: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 2. Wood‐energy & biomass plants 42

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

Part I.   THEORETICALCONTENTS  

Module 2.  Wood‐energy & biomass plants.

Page 44: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 2. Wood‐energy & biomass plants 43

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

 

2.1.‐   INTRODUCTION 

 

 

 

Wood energy is a term which denotes 

both wood for fuel and cycle of energy 

production  using  natural  wood 

resources.  Wood  as  any  other  plant 

biomass  is  the  product  of 

photosynthesis,  i.e.,  production  of 

carbohydrates from solar energy. This 

is the third most widely used source of 

energy  in  the  world  after  petroleum 

and coal. 

 

 

It is generally accepted that its reasonable use contributes to the maintenance of the biochemical equilibrium 

on  the  planet  (renewable  carbon  does  not  contribute  to  the  greenhouse  effect,  sulphur  content  is 

insignificant, etc.).   

The  interest  in  wood  energy  has  been  encouraging  the  development  of  new  technologies  integrating 

automation of fuel loading and combustion management for several decades.   These new technologies are 

characterized by their very good parameters both for the energy industry and environment.  

 

The sources of this energy are very important and are obtained from: 

1. Forest (stumps, residue, small dry branches...) 

2. Agriculture (waste products from pruning of trees, young offshoots from clearing, waste from farm 

products...) or human activities (wood for recycling...) 

3. Industrial activities (chips, shredding, shavings, pellets, briquettes...) 

   

Page 45: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 2. Wood‐energy & biomass plants 44

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

2.1.1.‐ THE WOOD‐ENERGY SECTOR IN EUROPE 

The role of wood energy in the European scenario of renewable sources Europe has many forests, starting 

from the subarctic regions down to the Mediterranean sea. Forest areas cover approximately one third of 

the  territory  of  Europe).    Some  European  states  are  very  rich  in  forests,  for  example,  over  45 %  of  the 

territories of Austria, Sweden and Finland are occupied by forests. Technologies for production of energy 

from wood have been developing in Europe more and more. Today there is a clear will to use this energy 

source – the first renewable fuel which is available in the greater part of the member states of the European 

Union.    

A resource still widely available on the whole, the area in Europe covered by forests is growing. In most of 

the states this process is still going on, mainly through afforestation of abandoned farmland. The yield of 

timber is much lower than the annual growth. In the average, only 50 % of the annual growth of forests in 

Europe is used for production.  

Energy  supply  has  always  been  one  of  the  main  uses  for  wood.  Policy  interest  in  energy  security  and 

renewable sources of energy, combined with relatively high oil and gas prices, has led in recent years to a 

reassessment of the possible use of wood as a source of energy. The use of renewables is enshrined in legally 

binding targets that have been set for each EU Member State concerning the role to be played by renewable 

energy  sources  through  to  2020.  The  2016  edition  of  the  indicator  report  on  the  Europe  2020  Strategy 

Smarter, greener, more inclusive? Provides information on the progress being made towards the target of 

achieving a 20 % share of renewable energy in final energy consumption by 2020. This goal is designed to 

help reduce emissions, improve the security of energy supply and reduce dependence on energy imports.  

Between 2005 and 2016, the consumption of renewable energy within the EU‐28 increased by 78,6%. Some 

renewable energy sources grew exponentially. Among renewable energy sources, total biomass (i.e. wood 

and charcoal, biogas and biofuels, and municipal waste) plays an important role, accounting for two thirds 

(65%) of the gross inland energy consumption of renewables in the EU‐28 in 2016. As part of this biomass 

total, wood and agglomerated wood products such as pellets and briquettes provided the highest share of 

energy of biological origin, accounting for almost half (45 %) of the EU‐28’s gross inland energy consumption 

of renewables in 2016. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Gross inland consumption of renewable energy, EU‐28, 2005 and 2016 (1.000 tonnes of oil equivalent)   Source: Eurostat  (nrg_107a) 

Page 46: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 2. Wood‐energy & biomass plants 45

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

In many EU Member States, wood was  the most  important  single  source of energy  from renewables. As 

shown in the next figure, wood and wood products accounted for 6,0% of the total energy consumed within 

the EU‐28 in 2016. The share of wood and wood products in gross inland energy consumption ranged from 

over 20% in Latvia and Finland down to less than 1% in Cyprus and Malta. Wood was the source for more 

than three quarters of the renewable energy consumed in Estonia, Lithuania, Hungary, Latvia, Finland, and 

Poland. By contrast,  the  share of wood  in  the mix of  renewables was  relatively  low  in Cyprus and Malta 

(where the lowest share was reported, 4,5%); this was also the case in Norway (6,4%). 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Wood as  a  source of  energy,  2016  (%  share of wood and wood products  in  gross  inland energy 

consumption, in TOE).  

Source: Eurostat  

Page 47: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 2. Wood‐energy & biomass plants 46

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

The EU promotes sustainable forest management, aiming to: 

create and preserve jobs and otherwise contribute to rural livelihoods 

improve the competitiveness of forest‐based industries in the internal market 

protect the environment by preserving the soil, minimising erosion, purifying water, protecting aquifers, improving air quality, absorbing carbon, mitigating climate change, and preserving biodiversity 

reducir la pobreza en los países en desarrollo fomentando la aplicación de la ley forestal, las condiciones de comercio justo y deteniendo la deforestación y la tala ilegal  

monitor the state of forests to meet environmental agreements 

promote the use of wood and other forest products as environmentally friendly products 

 

  

 

The European Commission presented a new 

EU  forest  strategy  (COM(2013)  659)  for 

forests and the forest‐based sector in 2013, 

in  response  to  the  increasing demands put 

on  forests  and  to  significant  societal  and 

political  changes  that have affected  forests 

over the last 15 years.  

The  strategy  is  a  framework  for  forest‐

related measures and is used to coordinate 

EU initiatives with the forest policies of the 

Member  States.  In  March  2010,  the 

European  Commission  adopted  a  Green 

paper on forest protection and  information 

in  the  EU:  preparing  forests  for  climate 

change  (COM  2010,  66  final).  The  paper 

aimed  to  stimulate  debate  concerning  the 

way  climate  change  modifies  the  terms  of 

forest management and protection, and how 

EU policy should develop as a consequence.  

Forestry, along with farming, remains crucial 

for land use and the management of natural 

resources  in  the  EU’s  rural  areas,  and  as  a 

basis  for  economic  diversification  in  rural 

communities.  Rural  development  policy  is 

part of the EU’s common agricultural policy (CAP) which has been the main  instrument for  implementing 

forestry measures in recent years. In this context, it is estimated that spending on forest‐related measures 

— through the European Agricultural Fund for Rural Development — amounted to EUR 9–10 billion during 

the period 2007–13. 

 

 

Page 48: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 2. Wood‐energy & biomass plants 47

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

2.1.2. STRATEGIES FOR PRODUCTION OF ENERGY FROM WOOD 

A correct and integrated strategy for production of energy from wood, must consider the whole production 

chain, involving many subjects, many professional figures. Each step along the chain, needs a deep analysis 

considering: 

 

Technological aspects 

Models of management 

Economical analysis, evaluating the relationship costs/benefits 

Contractual aspects

 

The main steps to consider are the following: 

Supply of fuel 

•   Type and characteristics of fuel 

•   Harvesting management 

•   Storage management 

Type and  characteristics of plants 

•   Technology of combustion  

•   Correct dimension of plants, in relation to the energy needs 

•   Logistic aspects 

•  Environmental impact 

•  Financial aspects 

Chain management 

•   Involvement of professional and business figures 

•   Definition of tasks and relevant benefit 

•   Definition of contractual agreements 

 

 

 

 

Page 49: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 2. Wood‐energy & biomass plants 48

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

2.1.3.   WOOD‐ENERGY PRODUCTION CYCLE AND ENVIRONMENTAL IMPACTS  

Long‐term development, very favourable world situation for wood energy is present in all fields of human 

activity. Fossil energy sources are of finite quantity and are a cause of serious pollution and wars. Developing 

states with a limited access to the exceptionally expensive fossils energy sources are in the most unfavourable 

position and at the same time they have to cope with the increase of population and improvement of living 

conditions. As for the developed states, they are suffering the results of a very expensive energy dependence 

and  serious  environmental  problems. Most  of  the  states  have  already  started  a  process  for  solving  this 

situation, which includes measures for environmental protection, development of the economy, and in other 

words – they have prepared plans for a long‐term development. The energy from wood is the most widely 

used renewable energy in the world and is an important part of the long‐term plan of development. 

  Wood as renewable fuel. 

Wood is an energy source which regenerates through photosynthesis. Its reasonable utilization will nor harm 

what will be left to future generations. It allows to save the fossil energy sources (petroleum, natural gas, 

coal, uranium) which are of finite quantities and of non‐uniform distribution.  The time for regeneration of 

wood is much shorter compared to the other energy sources, as shown in the following table: 

 

Energy  Period of regeneration  Estimated reserves 

Wood  from 15 to 200 years  Renewable 

Coal  from 250 to 300 million years  500 years 

Petroleum  from 100 to 450 million years  50 years  Source: Eurofor, Inestene.  

The main advantage of wood energy is, however, that it does not contribute to the greenhouse effect. The 

quantity of CO2 which is released in combustion of wood, is comparable to the quantity produced during its 

natural decomposition. This quantity of CO2 corresponds to the quantity absorbed through photosynthesis 

in the growth process. In this way, equilibrium is maintained and therefore the CO2 balance is equal on both 

sides. 

  Impacts on soils and biological diversity. 

Forest exploitation is not necessarily a synonym of deforestation. If it is not intensive or illegal, as in Europe, 

it will have no negative impact on quality of soil or water conditions, or still less on biological diversity.  

The best approach, and the one requiring the least investment at the same time, is an exploitation based on 

the natural regeneration of forests in which nature is following its own course and man is harvesting what 

nature  has  produced.  That  is  why,  it  is  necessary  to  conduct  a  reasonable  exploitation  with  a  careful 

monitoring of forest conditions.  

In many states the exploitation of forests for production of wood for energy meets this requirement. In other 

states, however, it will be necessary to impose both legal measures and educate the population. 

 

 

 

Page 50: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 2. Wood‐energy & biomass plants 49

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

  Harmful emissions 

To  determine  the  main  sources  of  pollution  it  will  be  good  to  consider  the  various  factors  of  harmful emissions. Comparison between all harmful emissions shows the following trends: 

•   Wood produces about 20 times less net harmful emissions of CO2 than natural gas and 30 times less than fuel oil. 

•   Wood  produces  about  20  times more  emissions  in  the  form  of  particulate matter  than  the natural gas and 10 times more than the fuel oil. 

•   Nitrogen oxide emissions are two times higher than in fuel oil and 4 times higher than in natural gas. 

•   Petroleum produces emissions of sulphur dioxide (SO2) 3 times higher compared to wood and natural gas. 

•  The total quantity of hydrocarbons released by wood in the atmosphere is the least.  

  Use and removal of ash. 

Ash from natural wood can be used as fertilizer in agriculture if complying with certain criteria. Requirements 

which it must meet and quantities that will be used are determined  in conjunction with  local agricultural 

authorities. Ash from fully natural wood can be used in small quantities as a fertilizer in vegetable gardens. 

An area of 100 m2 can get up to 30 liter per year which corresponds to 5 cubic meters of wood.  

Excess quantities are disposed of together with household wastes or are spread over other sites with the 

owner’s approval. Ash from the processed wood shall in no case be used as a fertilizer and it shall be disposed 

of  in accordance with the current  legislation. Normally, the  law prohibits the use of fertilizers for forests. 

Wood ash is considered as fertilizer. Organic and mineral fertilizers can be used only in nursery gardens and 

also in planting or setting out. 

 Ash for fertilizer shall not exceed the following recommended levels (in mg/kg dry matter). 

 

       Recommended concentration of heavy metals        Source: ITEBE 

 

  Wood energy and quality of air. 

In  the  last  years  many  local  authorities,  in  the  frame  of  the  actions  against  climate  change,  have  paid 

attention about the theme of air quality. Heating plants and mobility are the main factor of air pollution, but 

in some areas the wood‐energy sector can contribute to increase the pollution from fine powders.  

The  wood‐energy  sector  is  strength  involved  improving  technologies  and  methods  to  break  down  the 

emission of fine powders, focusing on two main directions: 

•   Ensuring a high quality of wood‐fuels, through rigorous certification systems. 

•   Improving the combustion technologies. 

 

 

 

Lead  Cadmium  Chrome  Cobalt  Copper  Molybdenum Nickel  Mercury  Zinc 

100  3  100  12  150  6  60  1  600 

Page 51: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 2. Wood‐energy & biomass plants 50

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

    

2.2. THE PRODUCTION OF SOLID BIOFUELS   

  TYPES OF WOOD‐FUELS  

In  the  frame  of  strength  increasing  of  renewable  energies  and  wood‐energy,  the  last  years  known  a 

continuous technologic evolution in the production process for wood‐fuels. In the context of forestry activity, 

have been developed new products adapted to different needs.  

The main wood‐fuels available on the market are: 

1. Wood logs  3. Pellets 

2. Wood chips  4.  Micro Wood chips 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

❶ WOOD LOGS 

In many European states the wood in the form of wood logs is the most widespread wood fuel for 

heat. The main problems for this sector are the high price of production, no uniform quality of fuel, 

inconvenience of use.  

The production of wood logs involve the following phases: 

• Forestry 

• Harvesting 

• Preparation of logs 

   

Page 52: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 2. Wood‐energy & biomass plants 51

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

So, there is a prompt necessity to improve quality of products and minimize production costs in order 

to develop this market. The harvesting and preparation of the firewood has to be improved. These 

have  been  done  mostly  with  conventional  means  until  most  recently.  Today  they  are  being 

modernized through extensive mechanization: 

‐   There  is  a  trend  to move  from  conventional  wood  production  methods  to  production  on 

permanent sites. 

‐   The  logistics  of  firewood  production  is  often  not  covered  by  process  specifications  since 

firewood is still being considered as only a secondary product from the production of wood for 

industrial applications. 

‐   In the last ten years the new equipment intended for the whole process of firewood production 

(for example, wood felling machines, combined felling‐cutting machines, measuring machine 

for wood volume, etc.) made it possible to improve and provide specifications as a whole for 

the logistics of firewood production and preparation for immediate use. 

 

❷ WOOD CHIP 

The wood‐chip is a very interesting wood‐fuel, adapt to be used in a wide range of heating plants, 

from the domestic needs to the community heating networks. The production of chips from wood 

is a rather simple forestry or agricultural activity, involving the following phases: 

• Forestry 

• Harvesting 

• Preparation of logs 

• Splitting of logs in chips 

• Storage and drying 

In  fact,  the  difficulties  in  the  production  of  quality  chips  at  competitive  prices  come  from  the 

planning of the operations and the logistics of the delivery: 

‐ There  is  a wide  range  of  alternatives  for wood  splitting  both  in  terms  of  organization  and 

productivity. 

‐ There is a good choice of high quality machinery from different manufacturers available in the 

market. 

‐ Normal operation of heating systems requires that the composition of the chips will be very 

uniform by size. 

There  are  five  types  of  splitting machines:  small  splitters  transported by  farm  tractors,  tractor‐

attached splitters, mobile or self‐propelled splitters, heavy‐duty stationary splitters mounted on a 

lorry or semi‐trailer and stationary splitters. 

 

 

 

Page 53: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 2. Wood‐energy & biomass plants 52

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

  

 

 

❸ PELLETS 

The  consumption  of  this  type  of wood‐fuel,  have  strength  increased  in  the  last  years,  for many 

reasons: 

• High caloric power 

• Easiness of management (packaging and transport) 

• Easiness of use at domestic level in little stuffs 

The  production  of  pellet  can  be  a  forestry  or  agricultural  activity,  but  requires  a more  complex 

production process, including these phases: 

• Forestry 

• Harvesting 

• Preparation of logs 

• First splitting of logs in chips 

• Milling aimed to obtain a fine chip 

• Drying until a humidity between 8 and 12 % 

• Storage 

• Refinement finalized to obtain sawdust 

• Pelletisation 

 

❹ MICRO WOOD CHIPS 

In the last years some farmers began the production of this new wood‐fuel, a wood‐chip very little 

and dry, that put together the advantages of wood chip with those of pellet: 

 

• The production process is the same of the traditional wood‐chip. 

• The use of micro wood chips is the same of pellet, as wood‐fuel for domestic pellet‐stuffs. 

•  The micro wood  chip  is more  adapt  in  a  short  chain,  based  on  the  use  of  local  forestry 

production. 

• The cost of micro wood chip is lower than pellet. 

• Wood energy production cycle. 

 

 

 

 

 

Page 54: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 2. Wood‐energy & biomass plants 53

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

A very important step of the recent evolution towards the specialization of wood‐fuel production, has been 

the adoption of a quality system through the certification schemes UNI‐EN‐ISO. 

The rules concerned with the certification of solid biofuels from wood are the following: 

•  UNI  EN  ISO  17225:  2014  ‐  1  Solid  biofuels  ‐  Specifications  and 

classification of the fuel – Part 1: General requisite. 

•  UNI  EN  ISO  17225:  2014  ‐  2  Solid  biofuels  ‐  Specifications  and 

classification of the fuel – Part 2: Wood pellets. 

•  UNI  EN  ISO  17225:  2014  ‐  3  Solid  biofuels  ‐  Specifications  and 

classification of the fuel – Part 3: Wood briquettes. 

•  UNI  EN  ISO  17225:  2014  ‐  4  Solid  biofuels  ‐  Specifications  and 

classification of the fuel – Part 4: Chippings. 

•  UNI  EN  ISO  17225:  2014  ‐  5  Solid  biofuels  ‐  Specifications  and 

classification of the fuel – Part 5: Wood. 

The main quality factors defined from the certification scheme, for each type of wood biofuel, are: 

 

 

 

 

  

PROCESOS EN LA FABRICACIÓN DE PE 

 

• Origin of the product:  

 this parameter is very important because it allows to know if the product come effectively from forestry and agricultural activity, and the area of origin. 

• Dimension:   

 is  an  essential  evaluation  element,  because  this  parameter  is  a  straightly connected  with  the  correct  running  of  the  heating/power  plant.  The  optimal dimension of wood biofuel depends from the type of heating/power plant. 

• Water content:   

 this  parameter  is  connected both with efficiency of  the  energy  conversion and calorific value. Some type of heating/power plants requires a low water content (i.e. pellet stuffs or heating plants using wood chips). 

• Calorific value:   

 

is  a  very  important  economic  parameter:  the  higher  calorific  value  (MJ/Kg  or kWh/Kg) is the main element for setting the price of wood biofuel. 

• Content of ashes:   

 is  a  very  important  environmental  parameter,  because  the  ash  is  a  potential pollution factor. 

Page 55: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 2. Wood‐energy & biomass plants 54

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

  PROCESSES IN THE MANUFACTURE OF PELLETS  

 

  Debarking and chipping line   

Conceived with the purpose of being able to receive, classify and treat different types of forest residues and 

1st  transformation.  In  this  way  the  raw  materials  can  be  sawdust,  wood  chips,  firewood,  felling  trees, 

discarded logs for sawing, etc. 

The chipping line consists of a first chipping step that is carried out with a chipper with blades that provides 

a uniform splinter size, using logs and debarking as input material. 

The rest of the chipping line consists of several stages of intermediate storage, screening and size reduction 

by means of a hammer mill designed for the crushing of wood chips with a large amount of humidity (60%). 

The mill provides a production of micro‐tops. 

  Wood pellet production line    

The pellet production line consists of a dehydration process carried out by machines designed by specialized 

brands with long trajectories in Europe. 

Boiler of biomass thermal oil: A boiler of thermal oil provides us with the heat necessary for drying. The fuel 

normally used is biomass not suitable for the manufacture of wood pellets. Normally we can say that the 

pelletizers are integral managers of forest residues and of the 1st transformation, since they classify it and 

allocate  it,  according  to  its  characteristics,  to  fuel  or  raw  material  for  production,  taking  advantage  of 

everything in the best possible way. 

The thermal oil biomass boiler has a mobile grate hearth and wet ash extractor, which gives it great versatility 

in the use of biomass fuels. The installation has an oil‐water exchanger to transmit to the water the necessary 

heat that requires drying, providing water at a temperature of around 105‐85ºC. 

System of  drying of  band  at  low  temperature:  The  raw material  is  subjected  to  a  90ºC  (max.)  To dry  it, 

respecting its nature to the maximum during the process avoiding roasting or burning. 

The low temperature thermal drying is fed with hot water from the thermal oil biomass boiler. 

Advantages of this drying system: 

‐ It is an indirect drying that does not contribute ashes and other particles to the product to pelletize, 

allowing its certification within the most demanding quality standards as those established as long 

as the starting raw material have the right characteristics for it. 

‐ Low emission of particles. 

‐ Possibility of  using  low  temperature  residual  energies,  such as hot water  and  / or  steam  from a 

cogeneration plant. 

‐ Optimal product quality.

‐ Automatic operation with low maintenance costs. 

 

 

Page 56: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 2. Wood‐energy & biomass plants 55

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

The wet product is evenly distributed on the conveyor belt by means of a feed thread. The belt transports the product layer along the drying tunnel. By means of another conveyor thread, the product is recirculated and the product is deposited again in the band, forming a second layer of product. After passing through the drying tunnel for the second time, the dried product is extracted from the system by means of a discharge thread. 

By measuring the continuous humidity of the final dry product, the speed of advance of the conveyor belt is controlled. 

By a fan the ambient air passes through an air‐water exchanger where it is heated before passing through the drying band and producing the evaporation of the water contained in the product. The capacity of the fan is adjusted by a frequency converter according to the energy available in the heat exchanger. 

To ensure optimal operation of the system, the belt is continuously cleaned by a rotating brush and a high‐pressure intermittent system that is automatically activated. 

 

 

  Pelletization line and product output 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

It consists of a mill where the "Wood Flour" and granulating presses are generated, with pellet output that 

allows to store in bulk or in silos, passing the product before by a final sieve to later go to the bagging and 

palletizing line and / or load in truck, eliminating the possible fines generated by the pellets during transit to 

the final point.  

It can include some system of automatic bagging and system of telescopic loading for bulk. 

   

Page 57: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 2. Wood‐energy & biomass plants 56

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

2.3.   TECHNOLOGIES FOR ENERGY CONVERSION FROM WOOD: THERMAL AND ELECTRIC CONVERSION, COGENERATION 

The wood combustion process takes place generally in three stages which are depending on temperature of 

the process: 

1. Drying 

2. Decomposition 

3. Combustion 

 

   Drying 

Water contained in wood starts to evaporate even at temperatures below 100°C as evaporation is a process 

which uses the energy released during the combustion process, temperature  in the combustion chamber 

decreases and slows down the combustion process.  

In  fact,  "fresh"  wood  requires  such  quantity  of  energy  to  evaporate  the  water  contained  in  it  that  the 

temperature  in  the  combustion  chamber  drops  under  the  minimum  level  required  for  maintenance  of 

combustion. For this reason, water content of wood fuel is among the most important quality parameters. 

   Thermal decomposition (pyrolysis/gas generation) 

After the drying process at a temperature of about 200°C the wood undergoes thermal decomposition which 

leads to evaporation of the volatile matter contained in it. Volatile substances make up over 75 % by weight 

of wood and because of this it can be asserted that their burning will mean basically burning of the gases 

included in their composition. 

   Combustion 

It is complete oxidation of gases and this is a phase that 

starts  at  500°C  and  600°C,  and  continues  at 

temperatures up to about 1.000°C. Within the range of  

800°C ‐ 900°C fixed carbon burns  and also resin burns 

together with it. 

“The rule of the three T” demonstrate that the lack of 

suitable conditions will lead to incomplete combustion 

of  wood  and  consequently  to  an  increase  of  noxious 

emissions. The main causes for incomplete combustion 

are the following negative conditions: 

1.  Unsuitable  air‐fuel  mixture  inside  combustion chamber and general shortage of oxygen 

2.  Low temperature of combustion 

3.  Short time of combustion 

   

From the point of space inside boilers running on wood logs, these stages run separately, while especially  in boilers of  larger size with automatic feeding for the travelling grate, these processes take place in separate sections of the grate. 

Therefore, quality of combustion depends 

on three main factors:  

Time, Temperature and Turbulence 

Page 58: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 2. Wood‐energy & biomass plants 57

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

 

2.4.  INDUSTRIAL  INSTALLATIONS,  SMALL  AND MEDIUM HEATING AND HEAT TRANSFER GRIDS 

Wood fired boiler systems can be divided in the following categories depending on the type of the wood fuel 

used, generating capacity and boiler feeding system: 

•   Boilers fired on wood logs, manual feeding. 

•   Small boilers fired on wood pellets, automatic feeding. 

•   Small and medium sized boilers fired on wood chips, with inclined (i.e. fixed) grate and 

automatic feeding with a feed screw. 

•   Medium and large sized boilers with travelling grate and automatic feeding with a feed 

screw or a pusher. 

 

2.4.1.   WOOD LOG FIRED BOILERS  

Wood  log  fired boilers  can be divided  in  two categories depending on  the combustion principle: bottom 

combustion and reverse combustion. 

Bottom combustion boilers normally use natural draught and pressure drop requires to feed primary air from 

outside which is then transferred to the combustion chamber; flue gases are transferred to the bottom part 

of the furnace (secondary air) and after it to the second combustion chamber. As the air flow passes under 

the  furnace,  it  is  very  important  to  have  the wood  arranged  in  the  proper way  so  that  air  could move 

uniformly to the combustion zone. 

The reverse combustion boilers with induced draught are the most innovative solutions for boilers in terms 

of  technology.  Gases  are  discharged  through  a  hole  under  the  furnace  into  the  second  refractory  lined 

combustion  chamber  as  a  result  of  a  forced  pressure  drop  created by  a  fan  located  at  the bottom.  The 

resistance of the flue gas flow is high and it requires an ID fan with electronic controls. The fan allows for 

precise  modulation  of  the  primary  flow  air  (normally,  preheated)  and  secondary  air  flow  inside  the 

combustion chambers. Normally, there is a lambda probe in the first section of the flue stack for continuous 

measurement  of  O2  concentration  in  the  flue  gases  and  regulation  of  the  fan,  and  in  boilers  with 

automaticfeeding ‐ the rate of fuel feeding. This oxygen concentration sensor is exceptionally useful in wood 

log and wood chip boilers since these fuels have typically variable water and energy content. Also, the lambda 

probe  helps  to  obtain  a  continuous  maintenance  of  a  combustion  process  of  high  performance  and 

consequently minimize harmful emissions. Wood fired boilers are normally ignited manually, however, more 

advanced models have also automatic ignition. 

In wood  log  fired boilers  it  is  very  important  to provide energy  storage  through Hot Water Accumulator 

(known also as buffer tank), that is adequately sized depending on a number of heat engineering parameters. 

 

 

 

Page 59: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 2. Wood‐energy & biomass plants 58

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

   

2.4.2.   WOOD PELLET FIRED BOILERS  

The wood pellet boilers can fully meet the annual heat needs 

of  a  single  or  double‐family  house.  In  general,  there  is  an 

option  to  have  either  a  compact  semi‐automatic  or  fully 

automatic  system.  The  compact  semi‐automatic  system 

consists of a boiler with a fuel tank next to it (this can be a tank 

for daily or weekly needs), normally with manual feed. A large 

quantity of fuel (for example, packed in bags) have to be kept 

in stock in another place.  

Pellet fuel is automatically fed to the combustion chamber by 

the feed screw. The fuel tank has to be of a volume at least 

400 litre. Then the fuel can be sufficient for up to one month 

depending  on  the  dwelling  area  to  be  heated  and  outside 

temperature.  In  an  ideal  case,  the  owner  will  be  informed 

about reaching of the lower level of the fuel charge by an indicator fitted either on the boiler or in a remote 

place, and then the system should remain in operating mode to control the shut down temperature.  

In the fully automatic system a hopper is located near the weekly fuel tank and is automatically loaded with larger quantities of  fuel  (for example,  for one year;  feeding  is by means of a  feed  screw or a pneumatic extraction system. In an ideal case, the hopper is loaded, for example, by a tank. 

2.4.3.   WOOD CHIP FIRED BOILERS  

The wood chip boilers are divided in two categories:  

Boilers with inclined grate these are small to medium‐sized boilers rated from 25 kW up to some 400‐500 kW 

suitable for domestic applications in small heat transfer systems. They have a fixed combustion chamber with 

different types of feeding. The most widespread boilers are these with grates with bottom feeding by means 

of  a  pusher where  primary  air  is  active  under  the  grate  and  contributes  to  drying  of  the wood  and  gas 

production, while the secondary air is active under the grate and contributes to efficient oxidation of released 

gases. 

2.4.4.   COMBINED PRODUCTION OF HEAT AND ELECTRICAL ENERGY.  SMALL‐SCALE APPLICATIONS  

The combined production of heat and electric energy (CHP, combined Heat and Power or cogeneration) from 

wood biomass is by means of closed thermal processes in which the combustion cycle of the biomass and 

production cycle of electric energy are separated by the phase of heat transfer from the combustion gases 

to the transfer medium used in the second production. This  is done so to avoid damaging of the internal 

combustion engines by the aerosols, metals and chlorine compounds contained in the gases released in the 

combustion process. to achieve steady energy development and environmental protection, the production 

of electric energy from biomass fuel shall involve also production of heat energy according to the following 

principle: "Production of kWel only when there is a need also of its heat equivalent!" otherwise, the process 

will lead to waste of resources and therefore loss of huge quantities of energy. And so, cogeneration requires 

use of heat and electric energy at the same time, something which is not easy. 

 

 

1. Boilers with inclined grate  2. Boilers with travelling grate 

Page 60: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 2. Wood‐energy & biomass plants 59

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

2.5.   BIOMASS AND AGRICULTURE 

A new model of energy production the prospects for energy saving and promotion of new energy sources 

are connected with economic models, focused on the sustainable local development. this requires an explicit 

choice of strategies, targeted towards general energy saving and a wide‐scale use of renewable sources by 

means of small and medium capacity installations, utilizing the energy sources on spot. This will reduce to 

the minimum the negative environmental effect and will foster both the economics and the environment of 

these territories. Therefore, a new model of energy production should comply with the following objectives: 

Economic  sustainability:  the  prospects  for  dedicated  energy  agricultural  and  forest  production  are 

connected with the economic benefit of this activity for the business: i.e. with the added value which remains 

for the entrepreneur as a result of the energy transformation of the agricultural product.  

In  a  production  requiring  industrial  processing  of  agricultural  product  with/without  huge  expenses  for 

transportation of the product to the processing facilities, the economic profit for the agricultural enterprise 

will  be  considerably  lower.  Therefore,  the  promotion  of  local  production  chains  for  direct  utilization  of 

agricultural and forest product is a solution, viable and economically feasible for the agricultural businesses. 

The  following  results will  be  achieved  in  this way:  promotion  of  new  agricultural  and  forest  production 

regions and markets; lowered energy consumption of the businesses; territory valuation. 

Environmental sustainability: as a result of the energy transformation of the agricultural and forest biomass, 

a neutral balance of the carbon dioxide will be achieved, i.e. the quantity of released CO2 during burning will 

be  equal  to  the  quantity  absorbed  in  the  biological  cycle.  Whether  the  consequences  of  the  biomass 

utilization would be favourable, however, will depend on the utilization conditions. For example, the biomass 

processing in the large electric‐energy production facilities is connected with the following negative effects: 

low efficiency of energy conversion with considerable heat dissipation; high energy consumption  for  fuel 

transportation to the station; negative effect on the territory environment therefore, even in regards to the 

natural  habitat,  optimum  results  from  the  utilization  of  renewable  sources  can  be  achieved  by  short 

production chains. 

Local  development  consistency:  in  the  last  years,  the  rural  areas  did  a  lot  for  the  revival  of  the  local 

businesses  and  tourism,  creating  a  model  of  local  development,  perfectly  incorporating  the  energy 

production from renewable sources. For this purpose measures should be undertaken for: stimulation of 

large‐scale construction of small installations; Promotion of agreements for production chains; Promotion of 

information and educational activities. 

In conclusion, we can say that the promotion of renewable energy sources as part of the local development 

policy  requires a  vigorous  financial  support  and, mostly  ‐  explicit norms and  standards, outlined political 

targets  and  complex  constructive methods.  In  our  opinion,  the  following  factors  are  of  key  importance: 

Undertaking measures, coordinated with the production sectors and the competent institutions (in the field 

of agriculture, environment, production operations, territorial arrangement, transport); attracting the local 

authorities and the economic major circles. 

 

 

 

 

 

Page 61: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 2. Wood‐energy & biomass plants 60

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

 

Another aspect deserving attention refers to the possible organizational models of energy chains, their effect in the conditions of the new opportunities for development of agricultural farms as well as their role in the separate models. For this purpose we’ll outline three basic models, affirmed in the last years: 

1. The model of energy production of closed‐loop type, (i.e. for satisfying the needs of the family/the   

farm). 

2. The model of selling waste materials for energy production. 

3. The model of energy sale.

In  the  first  organizational  model,  the  agricultural  company  produces  itself  the  necessary  energy  and consumes it entirely. The thermal energy, required for heating of residential and company premises can be produced, for example, by small boilers using waste wood, fragmented wood or pellets. (Besides the need of electricity  could  be  satisfied  by  photovoltaic  roofs  or  wind‐power  mini  installations).  In  this  case,  the entrepreneur will achieve considerable energy economy since he uses products or sub‐products from the farm or natural energy sources. Obviously, careful evaluation should be made of the installation costs, of the achieved economy and of the respective terms for investment pay‐back.  

The model of selling waste material for energy production is an entrepreneur activity, whose characteristics differ, depending on the organization type of the production chain. As we have already mentioned, in the case of  industrial  energy production  in  large power  stations which,  in most  cases are  far  away  from  the facilities for waste material production, the agricultural companies will be seriously harmed since the cost for processing and transportation of the waste materials will considerably decrease the added value for the producer. Different is the situation with the small and medium‐scale installations, implemented on local level and characterized by a short production chain, in which the producers also participate. This both decreases the negative environmental effect and ensures larger income for the farmers. This is the case, for example, with  the heating  networks,  fired with  fragmented wood,  used  for  heating of  small municipalities,  public structures or residential areas. In this case the local origin of the waste material and the direct negotiation of the price between the participants in the production chain ensures a higher added value for the producer.  

In the last years, predominantly in some countries, the model of selling energy from the agricultural farms was set up. In this case we have more or less complex types of organization. The simplest case, which we’ll call “warm up your neighbour” is the case with businesses, constructing small heating networks which both satisfy  the  needs  of  the  business  and  deliver  heat  to  the  closest  neighbours  as well.  In  other  cases  the entrepreneurs create small closed‐loop production chains, thus providing their clients with an installation, waste material and installation maintenance. Another type of energy sale is the supply of electric energy for the grid, produced by photovoltaic panels or by wind power installations.  

State‐of‐the‐art experience has been accumulated of associations or agricultural cooperatives, devoted to energy production. These are really existing agroenergy businesses where the farmers both supply waste material for the business and possess a share in its profit – either directly or, through energy recovery (for example, biofuels). 

In conclusion, we can say that the energy production from renewable sources is a good opportunity for the agricultural  companies.  The  profitability  and  gain  of  this  activity  depend  on  how  successfully  the  farm manages the separate phases of the production chain. 

Page 62: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTS

Module 3. Biogas installations 61

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

 

Part I.   THEORETICAL CONTENTS  

Module 3.  Biogas installations.

Page 63: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTS

Module 3. Biogas installations 62

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

3.1. INTRODUCTION 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

With climate change, global warming, rising CO2 emissions and depleting natural resources, it is no wonder 

that biogas has entered the spotlight and is included in many policies and long‐term strategies of the EU and 

world‐wide.  

Also called renewable gas, biogas is very similar to what we know as natural gas in the sense that their main 

chemical element is methane or CH4.  

While natural gas is artificially extracted from natural underground deposits and is supplied to the consumer 

through a complex pipeline infrastructure, biogas is generated on the earth’s surface in natural environments 

such as marshlands, dung landfills, or in human‐controlled environments called anaerobic digesters.  

The technology of biogas production and use by the human will be explored in more detail in the following 

chapters. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Photo credit: Pixabay. Artistic interpretation: we take the environment for granted but the world is aimed at irreversible processes which can turn our home into a desert 

Page 64: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTS

Module 3. Biogas installations 63

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

  

Natural  gas  and  biogas  have  low  CO2 

emissions compared to other sources of 

energy,  such  as  coal  and  diesel  oil  for 

example,  and  are  thus  considered  as 

environmentally  friendly  sources  of 

energy. While natural gas as a fossil fuel 

is  finite  and  its  extraction  can  have 

controversial impact on the environment 

(consider shale gas for example), biogas is 

renewable  energy  and  is  a  way  to  use 

waste for a cleaner environment and as a 

free source of energy. 

   

3.1.1. BIOGAS AS A FORM OF BIOENERGY 

Biogas is one of the main forms of bioenergy, along with biomass and other biofuels. In particular, biogas can 

be considered as one of the biofuels obtained from the transformation of biomass. 

It  is a by‐product from the decomposition of biomass  in the absence of oxygen, a process also known as 

anaerobic digestion. This process and the required equipment for it will be explored in more detail in a section 

below. 

3.1.2. HOW IS BIOGAS USED? 

There are three main ways in which biogas can be used ‐ biogas to heat, biogas to electricity, and biogas to 

transport fuel. 

Heat. Biogas as a source of heat can function in several ways. The first and simpler one is when biogas 

is burnt as fuel in a gas boiler at the same place where it is produced, for example in a farm.  

There  is  also  a  centralized  and more  complex 

way for use of biogas as heat source. The biogas 

produced  in  a  larger  biogas  installation  (also 

called biogas plant) undergoes purification and 

treatment  in  order  to  meet  specific  quality 

standards  (read  more  on  biomethane  further 

below)  and  is  then  injected  in  the  centralized 

natural gas distribution pipeline. From there on, 

it is used in the same way as natural gas – mainly 

for  cooking  appliances,  hot  domestic  water, 

space heating, etc. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Photo credit: Pixabay.  

Page 65: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTS

Module 3. Biogas installations 64

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

 

 

Electricity. Biogas for electricity is probably the most efficient way to use biogas. In the most efficient 

installations, the generation of electricity is combined also with recovery of the waste heat which is 

created  in  the  process.  This  technology,  known  as  combined  heat  and  power  generation 

(cogeneration), can be based on an internal combustion engine or a steam turbine, and can serve 

both large‐scale and small‐scale projects. Large‐scale projects can range from thermal power plants 

and district heating utilities of 10 GW for example, whereas small‐scale projects can be from 20 kW 

(serving a house) to several hundred kilowatts (serving a hotel, hospital, factory, etc.). The energy 

efficiency which can be achieved  in  this combined generation process  is up to 96%, compared to 

approximately only 40% when heat and electricity are generated separately by a boiler and a power 

plant. 

In  addition  to  electricity  and  heat,  cogeneration  plants  can  be  upgraded  to  provide  also  cooling 

energy. It can provide the air‐conditioning of a whole building, or can ensure the cooling needed in 

an  industrial  process.  This  upgraded  technology  is  called  trigeneration,  after  the  three  types  of 

energy – combined cooling, heat and power. 

 

QuattroGi ‐Termogamma 

Group  

Work  in progress  for  the 

construction  of  a  small‐

scale cogeneration plant, 

supplying  electricity  and 

heat,  for  indoor 

installation 

 

 

 

 

 

Transport fuel. Biogas in its role as fuel for vehicles such as buses in the public transport network will 

be  explored  in more  detail  in  the  next module  dedicated  to  biofuels.  Similar  to  the  scenario  of 

centralized biogas supply for heat purposes, in this case biogas is again upgraded to biomethane and 

supplied through the filling stations or as compressed gas in bottles (like the compressed natural gas 

– CNG). 

Difference  between  biogas  and  other  biofuels:  Biogas  and  other  biofuels  are  produced  through 

different technologies and from different sources, either waste or crops grown especially for that 

purpose. They will be explored in the next module dedicated to biofuels. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   Foto: QuattroGi / Termogamma Group.  

Page 66: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTS

Module 3. Biogas installations 65

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

  

 

3.1.3. BIOGAS CHEMICAL COMPOSITION 

The chemical composition, as well as the quality and the quantity of the biogas which is produced in biogas 

plants (anaerobic digesters) depends on the quantity and type of its raw materials and on the design of the 

biogas plant. The available raw materials undergo tests in specialized laboratories, which then recommend 

the best “recipe”, i.e. the best combination of raw materials and their proportions in order to achieve the 

best biogas output. 

Generally,  the  main  component  of  biogas  is  methane  (CH4)  whose  concentration  is  from  40%  to  60%, 

followed  by  carbon  dioxide  (CO2)  –  40%  to  20%,  water  (H2O),  and  small  amounts  of  other  chemical 

components such as nitrous oxide (N2O), sulfides, etc. 

3.1.4. DIFFERENCE BETWEEN BIOGAS AND BIOMETHANE 

Biomethane is purified (or upgraded) biogas, which means that all other components of the biogas (other 

than CH4) have been removed. Biomethane has a quality similar to that of natural gas and can be injected in 

the natural gas distribution network or supplied as fuel. There are different available technologies for biogas 

upgrading to biomethane, the most modern one being through a special membrane.  

[Suggested content: https://www.youtube.com/watch?v=GTNUdfiQ8U8] 

   

Page 67: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTS

Module 3. Biogas installations 66

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

 

3.2.  BIOCHEMICAL  AND  MICROBIAL  PROCESSES  FOR  BIOGAS 

PRODUCTION. TECHNOLOGIES 

3.2.1. METHANOGENESIS  

When  biomass  is  decomposed  by microorganisms  in  the  presence  of  oxygen  (aerobic  environment), we 

witness a process called composting which gives us a rich soil fertilizer. When there is no oxygen, this process 

is called anaerobic digestion and in addition to the fertilizer (called digestate) it gives also biogas. 

The formation of biogas is called methanogenesis (its main component) and it happens in the final step in 

the biological decomposition of biomass in the absence of oxygen. It is the biological production of methane 

mediated by anaerobic microorganisms from the Archaea domain commonly called methanogens1. 

Over the years, people have learned how to create the necessary environment in order to produce biogas 

through this process and have engineered biogas plants involving anaerobic digestion. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  

 

 

1 http://www.els.net/WileyCDA/ElsArticle/refId‐a0000573.html 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   Photo credit: Pixabay. Photo showing anaerobic digestors for the production of biogas. 

Page 68: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTS

Module 3. Biogas installations 67

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

  

3.2.2. TYPES OF ANAEROBIC DIGESTION SYSTEMS 

There are different types of anaerobic digestion systems depending on the temperature they maintain, the 

percentage of dry matter in the biomass, the rate at which biomass is fed into the digester, and others.  

Below  is  a  description  and  comparison  of  the  main  categories  of  anaerobic  digestors  (as  presented  by 

www.biogas‐info.co.uk).   [http://www.biogas-info.co.uk/about/ad/, 28.02.2019)

2 http://www.biogas‐info.co.uk/about/ad/  28.02.2019 

 

 

Mesophilic or Thermophilic  

Mesophilic systems operate at 25‐45°C and thermophilic systems operate at 50‐60°C or above. Thermophilic systems have a faster throughput with faster biogas production per unit of feedstock and m³ digester and there is greater pathogen kill. However, the capital costs of thermophilic systems are higher, more energy is needed to heat them and they generally require more management. 

Wet or Dry  

The difference between what is considered a wet process and a dry process is quite small. Effectively, in wet AD the feedstock is pumped and stirred (5‐15% DM) and in dry AD it can be stacked (over 15% DM). Dry AD tends to be cheaper to run as there is less water to heat and there  is more gas production per unit  feedstock. However, wet AD has a lower set‐up capital cost. 

Continuous or Batch Flow   Most digesters are continuous flow as opening the digester and restarting the system 

from cold every few weeks is a management challenge. They also generally give more biogas  per  unit  feedstock  and  their  operating  costs  are  lower.  Some dry  systems  are batch flow, however. To overcome peaks and troughs in gas production there is usually multiple batch digesters with staggered changeover times. 

Single, Double or Multiple Digesters  

As explained above, AD occurs in several stages. Some systems have multiple digesters to ensure each stage occurs sequentially and is as efficient as possible. Multiple digesters can give you more biogas per unit feedstock but at a higher capital cost, higher operating cost and greater management requirement. Most digesters in the UK are single or double digesters.  

Vertical Tank or Horizontal Plug Flow  

Vertical  tanks  simply  take  feedstock  in  a  pipe  on  one  side whilst  digestate  overflows through a pipe on the other.  

In  horizontal  plug‐flow  systems  a more  solid  feedstock  is  used  as  a  'plug'  that  flows through a horizontal digester at the rate it is fed in. Vertical tanks are simple and cheaper to operate, but the feedstock may not reside in the digester for the optimum period of time. Horizontal tanks are more expensive to build and operate, but the feedstock will neither leave the digester too early nor stay in it for an uneconomically long period. 

The  best  system  for  you  will  be  determined  by  what  feedstocks  are  available,  what output you want to maximise (e.g. is the goal energy production or waste mitigation?), space and infrastructure2.” 

GOOD TO KNOW:   Hydraulic Retention Time. A  term which  is often mentioned  in  relation  to  anaerobic digestion systems is Hydraulic Retention Time. It determines how much raw material should enter the anaerobic digester and how long it should stay inside in order to obtain optimal biogas output. 

Page 69: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTS

Module 3. Biogas installations 68

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

3.3. TYPICAL MAIN COMPONENTS OF A COMPLEX BIOGAS INSTALLATION 

INVOLVING ANAEROBIC DIGESTION AND COGENERATION  

3.3.1.  RAW MATERIALS UNLOADING AND STORAGE SITE   

There  are  separate  storage  facilities  for  liquid  raw materials  (tanks)  and  solid  raw materials  (silos).  The 

storage compensates for the seasonal fluctuations in the supply of raw materials. 

3.3.2. PRETREATMENT EQUIPMENT 

Animal by‐products (blood and slaughterhouse wastes) might contain pathogens of animal diseases which 

might spread through the digestate if such materials are used in anaerobic digestion. In order to avoid that 

risk,  animal  by‐products  must  be  thermally  treated  before  they  are  loaded  in  the  mixing  tank  and  the 

anaerobic digestion system, in order to destroy possible pathogens. 

FURTHER READING: heck existing Regulations on animal health safety (such as EC Regulation Nr. 1069/2009 

– Health rules for animal by‐products and derived products not intended for human consumption). 

3.3.3. FEEDING LINE AND MIXING TANK 

An automatic feeding line ensures the proper supply of raw materials in the digestor. For liquids it consists 

of pipes and pumps while for solid raw materials it might be a vertical mixer feeder. Depending on the type 

of raw materials, there might be need for an area (a receiving tank) dedicated to mixing and homogenising 

them before entering the anaerobic digestor. 

3.3.4. ANAEROBIC DIGESTOR 

The heart of the process, a gas‐resistent reactor where the raw materials decomposition takes place in the 

absence of oxygen, and the biogas is produced. In the European climate conditions the anaerobic digestors 

must have thermal insulation and must be heated. 

3.3.5. GAS HOLDER (GASOMETER) 

This  is  an  airtight  and  watertight  membrane,  resistant  to  pressure,  atmospheric  agents,  meteorological 

conditions and ultraviolet radiation. It serves as a storage of the produced biogas and also as a cover of the 

anaerobic digestor. 

3.3.6. PUMPS AND PIPES 

The separate components of the biogas plant are interconnected through pipes and the circulation in them 

is ensured by pumps. 

 

 

Page 70: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTS

Module 3. Biogas installations 69

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

3.3.7. SAFETY FLARE 

When there is excessive biogas which cannot be stored or used, combustion is the last possible solution to 

prevent risks for the security and to protect the environment. This is ensured by a safety flare. 

3.3.8. DIGESTATE STORAGE 

The  residuals  from  the  digestion  are  pumped  outside  the  digestor  and  transported  through  ducts  to  a 

separator where the solid and liquid digestates are separated. 

The liquid digestate is transported through channels to temporary storage ponds ‐ artificial lagoons equipped 

with membranes. 

3.3.9. BIOGAS TREATMENT EQUIPMENT 

In addition to the methane (CH4), the biogas exits the digestor with water vapor, carbon dioxide (CO2), and a 

certain quantity of hydrogen sulfide (H2S). When combined with the water vapor  in the biogas,  it creates 

sulfuric acid (H2SO4). Hydrogen sulfide is toxic, corrosive and has a specific unpleasant smell, and can damage 

the cogeneration engine. To prevent such damage, it is necessary to include equipment for desulphurization 

and drying of the biogas. 

3.3.10. CHP UNIT 

This is the area where the biogas is transformed into energy. It consists of an internal combustion engine 

with pistons whose shafts are connected to electric generators. 

The cooling water and the exhaust gases of the internal combustion engine are directed to heat exchangers 

for production of hot water. The generated heat covers the needs of the anaerobic digestion process. 

3.3.11. TRANSFORMER / CONNECTION TO THE GRID 

The complex must include also a step‐up transformer (from low to medium voltage), if the electricity is going 

to be sold to the grid. 

3.3.12. REMOTE MONITORING AND CONTROL SOFTWARE 

As already  illustrated, biogas plants are  complex  installations where all  components are  interdependent. 

Their proper  functioning and efficiency are best ensured by a centralized and automated monitoring and 

control.  

This software records vital parameters (temperatures, energy consumptions, biogas production rates, etc.) 

to  allow  continuous  monitoring  and  adjustment  of  the  system’s  performance,  as  well  as  preventive 

maintenance. 

   

Page 71: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTS

Module 3. Biogas installations 70

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

Some of the collected data are: 

• The type and quantity of the loaded raw materials. 

• The process temperature. 

• The pH value. 

• The quantity and composition of the gas. 

• How full are the tanks, digestors and the gas storage tanks. 

 

  MAINTENANCE 

Maintenance is essential for the sustainability of biogas plants. Maintenance activities include scheduled 

and ad hoc preventative maintenance and repairs, change of spare parts and consumables, as well as an 

overhaul (a major repair) of the cogeneration engine when a certain number of operation hours is reached. 

An overhaul can extend the useful life of the system twofold. 

An invaluable part of the maintenance activities which ensures reliability and fast intervention is the real time 

remote monitoring and control software. 

 

 

 

 

 

 

   

Page 72: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTS

Module 3. Biogas installations 71

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

  3.4. RAW MATERIALS FOR BIOGAS AND THEIR ENVIRONMENTAL IMPACT  

The agri‐food sector is rich in waste and residues which are valuable sources of energy – raw materials for 

biogas production. Here are the main sources, but they often have to be combined to give good results. 

 ANIMAL ORIGIN WASTES 

 

Animal breeding farms – manure. In 

the  design  of  biogas  systems  it 

should  be  considered  that  the 

manure  from  different  animals  has 

quite  different  contents  and 

potential  for  biogas  production. 

Consider  pigs  and  chicken  for 

example. 

 

 

 

Dairy farms – milk whey. It is often used as a raw material for biogas production in combination 

with other feedstocks (straw, corn silage, etc.). 

Slaughterhouses – liquid waste (waste waters and blood) and solid waste (edible and non‐edible 

offal, hide and  skin, hairs, bristles, etc)3.  Slaughterhouse waste  is a  significant environmental 

challenge.  

“In most of the developing countries, there is no organized strategy for disposal of solid as well as 

liquid wastes generated in abattoirs [slaughterhouses].  

The solid slaughterhouse waste is collected and dumped in landfills or open areas while the liquid 

waste is sent to municipal sewerage system or water bodies, thus endangering public health as 

well  as  terrestrial  and  aquatic  life.  Anaerobic  digestion  is  one  of  the  best  options  for 

slaughterhouse waste management which will lead to production of energy‐rich biogas, reduction 

in GHGs emissions and effective pollution control in abattoirs.  

The biogas potential of slaughterhouse waste is higher than animal manure, and reported to be 

in the range of 120‐160 m3 biogas per ton of wastes. However the C:N ratio of slaughterhouse 

waste  is  quite  low  (4:1)  which  demands  its  co‐digestion with  high  C:N  substrates  like  animal 

manure, food waste, crop residues, poultry litter etc.”4.  

3 https://crimsonpublishers.com/apdv/pdf/APDV.000542.pdf 4 https://www.bioenergyconsult.com/biogas‐from‐slaughterhouse‐wastes/ 

 

Page 73: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTS

Module 3. Biogas installations 72

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

 

VEGETABLE ORIGIN WASTES 

Plant growing estates: sunflower stems, heads and husks, stems and husks of cereals, bagasse, 

corn stems and leaves. 

Food and beverage production pressed olive seeds after olive oil production, pressed grapes after 

wine production, fruit peels and seeds, wastes from breweries and distilleries, etc. 

Food  wastes:  Incredible  quantities  of  food  are  discarded  every  day  from  restaurants, 

supermarkets,  and  households.  Few  countries  have  centralized  systems  for  food  waste 

management.  

Learn more about the impact of food waste, good practices for its management and how it is used 

in anaerobic digestion in the report prepared by the World Biogas Association in 2018 – “Global 

Food  Waste  Management  –  An  Implementation  Guide  for  Cities”,  available  at 

http://www.worldbiogasassociation.org/food‐waste‐management‐report.  

Forest waste (dendromass): In general, forest waste is not suitable for biogas production because 

of the lignin component in wood, which cannot be digested by the methanogenic bacteria. 

 

   METHANE POTENTIAL  

Organic waste is characterized above all by its composition of dry matter (MD) and volatile matter (MV). The 

Methane Potential  is the volume of methane biogas produced during anaerobic degradation in the presence 

of bacteria of a sample initially introduced, expressed under  Normal conditions of Temperature and Pressure 

(CNTP: 0°C, 1013 hPa). 

The  bio‐degradation  is  estimated 

starting  from  the  production  of 

methane  biogas  obtained  during  the 

tests  compared  to  the  theoretical 

maximum  production. The  protocol  is 

based to the measure of the production 

of methane by a closed engine in which 

are put in contact a known quantity of 

the sample to test and a known quantity 

of  anaerobic  micro‐organisms,  the 

latter  being  placed  under  favourable 

conditions  for  the  degradation  of  the 

sample. 

The  table  shows  the  potential  for 

methane production of some waste (in 

m3 of methane per ton of raw material).

 

 

Methane potential of waste bio‐degradation 

Matter Methane potential 

(m3 CH4/Ton of raw material) 

Liquid bovine manure  20 

Contents of paunch  30 

Bovine manure  40 

Potatoe pulps  50 

Brewery waste  75 

Shearing of lawn  125 

Corn residues  150 

Lubricate from slaughter‐house  180 

Molasses  230 

Used grease  250 

Cereal waste  300    

Source: http://www.biogas‐renewable‐energy.info/waste_methane_potential.html

Page 74: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTS

Module 3. Biogas installations 73

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

3.5. ENVIRONMENTAL IMPLICATIONS OR IMPACTS 

         Impact on local community 

Does  it  smell?  Earlier  biogas  plants  caused 

discomfort  to  surrounding  towns  or  villages 

with the bad smell due to the decaying biomass 

(hydrogen sulfide (H2S), ammonia, volatile fatty 

acids, etc.).  

However, it should be considered that biomass 

left untreated in its original location causes the 

same bad smells – manure landfills in farms for 

example,  or  can  even  cause health  problems, 

like the case with wastes from slaughterhouses. 

This is not the case with modern technologies 

for odor treatment and containment including biological filters, ventilation air treatment, feedstock unloading and 

storage in closed space, and specific sealed and impermeable membranes which do not allow any smells and gases 

to escape. 

The digestate – the waste which is obtained after biogas production – serves as fertilizer intended to be spread on 

soil. It also emits some smell but it is much less compared to untreated manure. In addition, digestate can receive 

additional treatment for further reduction of any remaining smell. In fact, the longer the retention time – i.e. the 

longer the biomass stays in the anaerobic digestor, the less smell it will have. 

         Positive impacto on air pollution: methane and CO2 

Biogas plants produce energy which replaces other energy sources with high level of CO2 emissions, such as coal 

or diesel fuel, and in this sense it has a positive environmental impact. 

If manure or organic waste is left untreated, it emits methane in the atmosphere. Methane itself is a greenhouse 

gas, much stronger than CO2. Through biogas plants, this methane is captured and delivered as useful source of 

energy, instead of harming the environment. 

It is estimated that biogas can reduce global climate change emissions by 20%. 

         Saving energy: a perspective on digestate 

The  byproduct  of  anaerobic  digestion  plants,  called  digestate,  is  a  rich  fertilizer  which  replaces  the  chemical 

fertilizers  produced  by  energy‐intensive  chemical  industries.  It  saves  both  the  energy  and  the  raw materials 

consumed in the chemical fertilizer manufacturing process. 

         What happens to the CO2 produced along with the CH4 in biogas? 

Modern installations are able to capture the CO2 and deliver it to greenhouses which need it for the photosynthesis 

of vegetables or to  industries which use it  in the manufacturing process (carbonated drinks, medical gas). This 

process is called quadgeneration – combined heat, power, cooling and CO2. 

 

 

 

 

      Photo credit   QuattroGi / Termogamma Group.        Membrane covering storage area 

Page 75: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTS

Module 3. Biogas installations 74

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

 

3.6. THE ECONOMIC VALUE AND FEASIBILITY OF BIOGAS PLANTS 

Biogas can become a global sustainable industry worth £1trn and create millions of jobs, many in rural areas, 

according to the World Biogas Association.

The worldwide construction of new biogas plants is expected to continue, and by 2025 the installed capacity 

is expected to increase to 9.600 MWel, while the number of biogas plants will grow to 15.000, says a report 

on the trends in the biogas plants sector by Reports and Markets.  

https://www.businesswire.com/news/home/20170606005904/en/Biogas‐Energy‐World‐Market‐Biogas‐Plants‐2016‐2025 

 

The report further projects that subsidies for electricity, heat or fuel produced in biogas facilities will remain 

the main driver for this development. However, as many (especially European) countries cut their support 

schemes,  this development will not be as dynamic as  in  the early 2010s. Many  technology providers are 

currently developing their service business related to optimizing existing plants (repowering). 

The sustainability and long life of biogas plants is ensured by their good maintenance after they are installed, 

and by the careful calculation of economic and energy benefits in the conceptual phase before the project is 

undertaken.  

First of all, biogas projects must be evaluated in terms of their total energy efficiency, which means that all 

the energy that they will produce – electricity, heat and/or cooling – must be fully used, either on site or sold 

to the grid or to nearby end users.  

Then comes also a calculation of the balance between the investment and the payback period, which will 

define the choice between the different available technologies, described in one of the previous chapters, 

and between the different available raw materials. 

 

Page 76: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 4. Energy crops and biofuels production 75

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

   

Part I.   THEORETICALCONTENTS  

Module 4.  Energy crops  and biofuels production

Page 77: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 4. Energy crops and biofuels production 76

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

4.1. ENERGY CROPS: SOWING, CARE AND COLLECTION 

4.1.1. INTRODUCCION Y CARACTERÍSTICAS DE LOS CULTIVOS ENERGÉTICOS 

In recent decades there has been increasing environmental concern both with regard to greenhouse gases 

and the need to reduce the use of fossil fuels.  

There are many benefits of using biomass for energy production, including environmental benefits (reduction 

of  GHG  emissions),  energy  (reducing  dependence  on  non‐renewable  resources),  social  benefits  (job 

creation), fire prevention improving forest productivity and rural development. Dipti and Priyanka (2013) and 

FNR (2009) argue that biomass is not only available in large quantities but has the considerable advantage of 

being the only source of renewable energy that can be stored and used in the production of biofuel when 

needed. (In Energy crops: Biomass production and Bioenergy. Author: Ana Luísa Diogo Ferreira. Coimbra, 

July, 2015). 

Bioenergy can be obtained from the processing industries of agricultural and forestry products, from waste 

from livestock farms, from the remains of forest exploitation and from crop residues.  

 

 

 

 

 

 

 

 

But it is also obtained from exploited crops with the sole objective of obtaining biomass. The latter are called 

energy crops, but they are still agricultural or forest crops. The fundamental advantage of the crops is the 

predictability of their disposition and the spatial concentration of the biomass, ensuring the supply. We will 

focus on agricultural crops because forestry is better known and has traditionally been used. 

4.1.1.1. What are energy crops? 

Energetic crops are defined as fast growing plant species that are planted for the purpose of harvesting to 

obtain energy or as raw material for obtaining other combustible substances. 

Energy crops are an interesting option as alternative energy sources to oil that can, in addition to reducing 

dependence on conventional fuels, represent a potential opportunity for the agrarian sector contributing to 

the  rural  development  of marginalized  areas, motivating  investment,  revaluing  lands  and  avoiding  rural 

emigration and the abandonment of land.  

 

   

Page 78: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 4. Energy crops and biofuels production 77

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

   

  

4.1.1.2. Characteristics that they should have 

Energy crops, like any other, must respond as much as possible to criteria of sustainability and environmental 

respect as well as being economically profitable for producers. Therefore they must respond to the following 

characteristics: 

Adapt  to  the  edapho‐climatic  conditions:  productivity  will  be  higher  in  those  places  that  meet  more 

favorable conditions so it is important to find the type of crop that best suits the characteristics of the soil 

and the conditions of the place. In addition, its edaphic and climatic requirements should be similar to the 

crops in retreat (so that they can be cultivated in the lands previously used by them). 

Have high levels of productivity in biomass and low production costs, trying to obtain the highest economic 

and energy efficiency possible. It is important that the crops do not call for much cultural attention to save 

on operating costs and be more profitable. They tend to be fast growing crops and short rotations with a high 

annual  production  as  well  as  having  a  high  performance  in  the  subsequent  energy  transformation.  The 

requirements of production inputs must be reduced, so that the needs of fertilizers, phytosanitary, water for 

irrigation or fuel to perform all tasks, are not high. 

That they do not have an important food advantage in parallel, with the objective of guaranteeing supply 

without a price increase that is detrimental in the long run. 

Have  a  simple  handling.  Energy  crops,  although  they  have  their  own  requirements  and  conditions  of 

exploitation, it is important that they are as similar as possible to any other crop during their development 

process and require common agricultural work among farmers as well as the use of conventional machinery 

existing in the majority of farms, without the need for large investments in specific machinery for cultivation.  

Have a positive energy balance: the energy they produce must be greater than the energy needed in their 

development, that is to say that the energy extracted from them is more than the energy invested in the crop 

and its planting.  

To be sustainable and not contribute to the degradation of the environment: for biomass to be effective in 

reducing  greenhouse  gas  emissions,  it must  be  produced  in  a  sustainable manner  bearing  in mind  that 

biomass production implies a chain of activities that range from the cultivation of raw materials until the final 

energy conversion. 

These crops should not impoverish the soil allowing easy recovery of the land, to subsequently implement 

other crops when the rotation is possible and beneficial or if the farmer decides to raise the surface for a 

crop, the plot remains at least in the same conditions that when you started with the energy crop. It is also 

important  that  it  does  not  pose  a  danger  to  the  rest  of  the  flora,  taking  into  account  its  propagation 

characteristics outside the cultivation area (their dissemination should be weak or easily controllable). 

The European Commission has  issued recommendations on sustainability criteria for biomass  (in energy 

installations of at least 1 MW of thermal heat or electrical energy): 

Prohibit the use of converted forest biomass from forest and other areas with high carbon 

content, as well as areas of high biodiversity.  

 

 

Page 79: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 4. Energy crops and biofuels production 78

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

Ensure  that biofuels emit at  least 35%  less greenhouse gases  throughout  their  life cycle 

(cultivation,  processing,  transport,  etc.)  compared  to  fossil  fuels.  For  new  facilities,  this 

amount increases to 50% in 2017 and 60% in 2018. 

Favoring national systems to support biofuels for highly efficient installations. 

Encourage  the  tracking  of  the  origin  of  all  biomass  consumed  in  the  EU  to  ensure  its 

sustainability. 

 

4.1.1.3. Advantages and disadvantages 

 

Advantages of energy crops 

Reduce GHG emissions. Energy crops have a neutral or positive balance in CO2 emissions into the atmosphere. The 

combustion of biomass produces water and CO2, but the amount emitted from this gas was previously captured by 

the plants during their growth (biomass, as this has been previously photosynthesized and for that the plant has 

required that CO2 to perform photosynthesis and form carbohydrates, which is what the plant has in its chemical 

composition). They therefore represent an advantage over conventional petroleum‐derived fuels and contribute 

positively  to  the environment because  they do not produce sulphurated or nitrogenous emissions or even solid 

particles. 

In addition, a part of that fixed carbon dioxide remains in the roots of the plant and these are not used to obtain energy, so more CO2 is absorbed than is emitted into the atmosphere, contributing positively to the environment. 

External dependence decreases for the supply of fuels, and non‐renewable resources, contributing to ensure a stable supply of local origin or close to the area of use. 

Energy crops contribute to ensure the sustainable supply of biomass. 

It has important socioeconomic advantages especially for the rural environment given the complicated situation it is going through in many areas (depopulation, aging, loss of purchasing power, etc.) for which this type of crops can contribute to their solution or, less, to reduce its impact: 

 o They favor the development of new economic activities and the establishment of the rural population by 

requiring important agrarian labor.  

o They represent an opportunity for the agricultural sector, since it allows the reuse of land for withdrawal or diversification into new crops, presenting an alternative to the decoupling of the CAP.

 o They have a sustainable economic return: the farmer can obtain a long‐term contract at a certain price, 

thus eliminating one of the great uncertainties of the agrarian world. 

o Farmers do not need any reconversion for their work since they already have the necessary technologies for the start‐up of energy crops. 

 o Maintenance and even creation of agricultural employment in rural áreas. 

Page 80: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 4. Energy crops and biofuels production 79

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Disadvantages of energy crops 

The  compatibility of  the  crops with  the  type of  soil  and  climatic  conditions  as  each  species  has  some 

requirements. It is estimated that in order for the net economic margin for the farmer to be attractive, 

species are required that allow obtaining at low cost of the order of 20 Tons of dry matter (with less than 

30% moisture) per hectare. 

Lack  of  development  of  agro‐pelets  and  combustion  equipment  for  small‐scale  or  domestic‐level 

herbaceous materials. Lack of market development.  

The  location  of  the  crop  should  be  close  to  the  consuming  plant  so  that  the  crop  is  profitable  (it  is 

estimated that distances less than 50 km in order to reduce transportation costs). 

Being seasonal crops require storage for a regular supply to the plant and this storage involves a risk of 

spontaneous ignition of the material or deterioration of the quality of the biomass. 

The main environmental impact is the possible risk of strengthening intensive monocultures and the use 

of pesticides and herbicides with the consequent contamination and environmental degradation. 

The production of biofuels requires a complex previous transformation that causes contamination. In the 

case of bioalcohols, the distillation causes, with respect to gasoline or diesel, a greater emission in carbon 

dioxide. 

Page 81: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 4. Energy crops and biofuels production 80

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

4.1.2. CLASSIFICATION OF ENERGY CROPS 

They can be classified according to various criteria.   

❶   Depending on the nature of the biomass of the energy crop, it is possible to distinguish between: 

Herbaceous crops: those in which their crop cycle develops for less than a year. Example: wheat, 

barley, thistle, etc. 

Woody crops: with a  slower growth  than  the herbaceous ones,  their  cultivation cycle develops 

during several years. Example: poplar, eucalyptus, willow, etc. 

❷   Depending on the knowledge you have of  the plant species or  the number of hectares  that are 

historically cultivated in a certain place, you have the following: 

Traditional crops: those plant species that are historically cultivated in a certain region or region 

for the feeding or obtaining of raw materials of interest for the industry. Example in Spain: wheat, 

sunflower, corn, poplar, etc.  

Alternative  crops:  those  species  that,  in  spite  of  having  aptitudes  for  their  development  with 

energetic  aims,  or  they  are  not  known  in  a  certain  place  or  they  are  known,  but  they  are  not 

cultivated. Example in Spain: cardoon, pataca, sorghum, etc. 

❸   Considering the environment in which energy crops live, these can be classified as follows: 

Terrestrial crops: those that live on the mainland. Example: rapeseed, thistle, poplar, etc.  

Aquatic  crops:  plant  species  that  necessarily  live  in  places  where  water  is  present.  Example: 

Chlorella sp., Alaria sp., etc. 

❹   Depending on the type of biomass they produce and their final use, they can be classified as follows: 

4.1.‐ Crops producing lignocellulosic biomass 

They are the ones that have an important cellulose content that makes them especially suitable for 

direct  combustion  in  boilers  for  the  production  of  electrical  or  thermal  energy,  with  or  without 

transformation, and can be used for different applications: 

Thermal,  such  as  air  conditioning of  buildings,  sanitary  hot water  and  industrial 

applications (preparation of any process fluid). 

Manufacture of more elaborated fuels, with an added value to the gross biomass, 

such as chips or pellets.

Cogeneration generally associated with an  industrial activity or simple electricity 

generation. 

 

 

Page 82: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 4. Energy crops and biofuels production 81

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

Obtaining second generation biofuels. It is known by this name those biofuels that 

are obtained from lignocellulosic biomass from crop residues and by‐products of 

the  food  and  forestry  industries  (although  they  can  also  come  from  crops 

specifically destined for their production such as algae or Jatropha). Unlike the first 

generation, these waste not only have no economic value in the context in which 

they are generated, but usually cause environmental problems in their elimination. 

Crops are abundant and fast growing in short cycles, so that the land can be easily 

recovered for the use that is considered or dedicated specifically to the production 

of biomass for energy purposes.

The  lignocellulosic  crops  in  the Mediterranean area  are  those of woody  species 

cultivated  in  short  rotation  shifts  (poplar,  eucalyptus,  etc.),  or  the  crops  of 

herbaceous species, among which the thistle.  

Therefore,  they  come  from  the  forestry,  agricultural  or  transforming  industries 

sector and are destined to the generation of thermal or electrical energy.  

 

4.2.‐ Crops for the production of biofuels.  

They are those that are destined to biofuels or liquid fuels obtained from agricultural products and 

in turn are classified into two groups: 

Crops of oil plants: those from which oil is obtained, and through a series of chemical processes that 

oil is transformed into biodiesel usable in all diesel vehicles. Example: sunflower, rapeseed, thistle, 

etc.  

Crops of alcoholic plants: those from which bioethanol is generated, and through a series of chemical 

reactions in which said bioethanol participates, ETBE (ethyl‐tert‐butyl‐ether) is obtained, used as an 

additive for gasoline. Example: wheat, barley, pataca, sorghum, etc.  

 

The EU has been supporting the use of biofuels for years with the aim of reducing greenhouse gas emissions, 

diversifying sources of supply and developing alternative fuels to oil.  

In the EU, the mandatory minimum target for the use of biofuels as fuel in vehicles will be 10% by 2020. For 

example, in Spain, the average content of bioethanol in gasoline was already between 6 and 7.5% in 2012 

and between 8.1 and 8.9% of biodiesel in gas oil. 

The production of biofuels  is subsidized through the exemption of the hydrocarbon tax or through aid to 

producers of energy crops in the European Union.  

According  to  the  previous  classification,  the  same  energy  crop  can  be  classified  into  different  groups 

according  to  the  criteria  followed.  Example:  barley  is  a  traditional  terrestrial,  herbaceous  and  alcoholic 

culture; while, for example, thistle is an alternative, herbaceous, terrestrial and lignocellulosic crop. 

   

Page 83: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 4. Energy crops and biofuels production 82

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

  

  

4.1.3. MAIN SPECIES FOR ENERGY CROPS AND AGRICULTURAL WORK 

What is sought is the type of crop that best suits the characteristics of the soil and the conditions of the place, 

trying to obtain the highest profitability.  

4.1.3.1. Lignocellulosic agricultural crops 

  SPECIES OF TRADITIONAL AGRICULTURE 

Among these species are the annual plants that have traditionally been cultivated with the objective of using 

their fruits and seeds for other purposes (human or animal feed, industry, etc.) such as cereals or rapeseed, 

among others. It is important to distinguish between winter and summer crops as their characteristics and 

especially  the  irrigation requirements will be  important when assessing  the suitability and profitability of 

crops. In certain places where water is available and the climate is adequate, the most promising summer 

species are corn and sorghum. 

  CEREALS 

Although  there  is  a  wide  range  of  possibilities  for 

new crops to produce biomass, cereals are one of the 

most appropriate for the production of biomass (for 

the production of heat or both heat and electricity) 

given the existing cultivation tradition. 

All  species  of  winter  cereals  are  susceptible  to  be used  in  the  production  of  energy  (wheats,  barley, triticales, oats and ryes mainly), although some will be more favorable than others for energy use.  

The triticales, oats and ryes are the best ones for the use of their integral biomass to produce energy because they are the species with the lowest harvest index (grain biomass/total biomass). The oats and the ryes have the advantage of being less demanding of nitrogen and, therefore, less expensive to produce. Although it should not be forgotten that they are also more sensitive to bedding and less advisable in high productivity areas.  

The cultivation system is the same if we talk about a  grain  production  that  if we  speak of  a biomass production, the collection being the only different element to take into account (harvest of the whole plant  and  subsequent  packing).  In  this  way,  the production costs are similar to the traditional costs of  producing  cereals,  although  the  harvesting  of the biomass  is more economically costly than the harvesting of the grain. 

 

 

 

Page 84: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 4. Energy crops and biofuels production 83

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

The total costs of producing biomass are higher than grain production, although current biomass collection 

systems  still  have much  to  evolve,  improving  their  efficiency  and  therefore  reducing  the  final  cost.  It  is 

reasonable  to  think  that  the  final  costs  of  producing biomass with  cereals  are  close  to  20% above  grain 

production in the near future (according to ITGA estimates from Navarra‐Spain). 

In a simple way it can be estimated that the prices of biomass of cereals should be close to half the price of 

grain of the same cereal. Cereals also have energy possibilities although they are cultivated for other uses 

because the waste such as cereal straws can be a supplement of income for farmers because they can be 

burned as solid biomass. 

  NEW SPECIES  

Among  the  so‐called  new  species  for  the  production  of  lignocellulosic  biomass  are  Cynara  cardunculus, Brassica carinata and Sorghum bicolor. 

 

  THISTLE (Cynara cardunculus) 

The thistle is a lively species very well adapted to the Mediterranean climate of dry and hot summers that 

can reach good productions for biomass: when the crop is established it can reach total productions superior 

to 18‐20 Tm of dry matter per Ha and year. 

The cultivation of thistle we can say that it enters into production from the second year, being able to remain 

in  the  same  terrain  an  unlimited  number  of  years,  provided  that  a  minimum  of  care  necessary  for  its 

maintenance is carried out. 

In the cultivation of thistle one must bear in mind the consideration that the first year is of implantation, with 

a slow development since it comes from seed. Subsequent years later the plant re‐springs from the remaining 

buds of the root neck and quickly forms a rosette of basal leaves thanks to the reserves accumulated in the 

root. 

Below we include a list of tasks with the breakdown of costs of these and products as orientation of the cost of the implementation of the crop and the annual operation cost of the cultivation of thistle: (Source: J. Fernández, Fernando Sebastián, CIRCE, and IDAE España) 

Cost of implementation in €/Ha    Annual operating cost in €/Ha 

Elevation  100 Fertilization 0,5 Tm/ha  105 

Grade   13 Harvesting, packaging and transportation  300 

Fertilizer  13Land rental  100 

Fertilizer 0,7 Tm/ha  150

Sowing with pneumatic machine  26

Impact cost of implementation in 7 years  65 2 cultivator passes  100

Seeds    15

Sale of seed  ‐200 Land rental  100

Total implementation cost  517  Annual cost per Ha  359 

 

  

Page 85: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 4. Energy crops and biofuels production 84

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

  The production of the thistle oscillates on the 18 tons of dry matter to the year by Ha, plus the production of 

2 tons of oleaginous seed, that also has market. 

For an average production like the above, during the seven years of duration of the strain, the cost is 20€ per 

tonne, put into the plant. This price is competitive for thermal applications, with respect to the cost of fossil 

fuels. 

 

  Brassica carinata 

The  Brassica carinata  is a cruciferous plant although this one unlike others is not cultivated as an oilseed 

because the cake of the grain is toxic, and that loses much value to the seed. 

But it is an interesting plant for the production of biomass due to its high productivity, being less demanding 

than Brassica napus and integrating very well in the rotations, being more profitable than a year of fallow 

which makes it economically sustainable, since it has been shown that produces yield increases in subsequent 

crops, for example cereal. 

Work and handling (Source: ITGA of Navarra‐Spain): Brassica carinata as a crop for the use of its biomass is 

well suited to fresh and intermediate dry land, with productions that are around 6‐8 Tm/Ha of biomass. As 

for the cost of production, including harvesting and transport to the factory, it is around 50‐70 €/Tm. 

The  cultivation  of  brassicas  is  perfectly  integrated  into  the  cereal  rotation,  improving  the  yields  in  the 

following cereals and allowing the reduction of the use of nitrogen fertilizers and phytosanitary products. 

Rotation of crops for production of herbaceous biomass. 

1 HEAD CULTIVATION FOR BIOMASS (BRASICAS) 1/6 year, 1/6 surface 

2 CEREALS Humid weather: Wheat, barley Dry weather: barley 

 LEGUMINOUS plant 

 

Brassica carinata is recommended to be the head of a rotation cycle, followed by a cereal and a leguminous. 

This system of rotation consists in the fact that in the first year a header crop of biomass is implanted (for 

example, brasicas), the next two years a cereal crop and, finally, one of legumes, achieving a much higher 

yield in each crop do to the interaction that occurs between them. 

The harvest involves a series of different tasks: mowing, swathing, packing and handling. Different solutions 

have been studied regarding the collection method so that the biomass losses in the different operations are 

as low as possible and the mass yield is greater. 

The harvest is made when the siliques begin to form and before the grain has been completely formed, since 

what is intended is a greater development of the vegetative part than of the reproductive part. It is important 

an adequate adaptation of the machinery for the collection of the vegetative part to achieve a maximum 

amount of biomass collected. 

The mown biomass has an  initial moisture content of 60‐80% that can be reduced  in the field up to 15% 

before being swarmed and packed. 

 

 

Page 86: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 4. Energy crops and biofuels production 85

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

 

 

 

 

 

The yields of Brassica carinata very greatly depending on the collection technique with the following yields 

(source: ITGA Navarra‐Spain): 7.000 kg biomass/Ha with mower, 4.000 kg biomass/Ha with mower‐harvester 

(more approximately 1.100 kg grain/Ha) and about 2.200 kg biomass/Ha with harvester (and about 1.900 kg 

grain/Ha). 

Both  the  cultivation  and  the  harvesting  of  the  biomass  of  this  species  can  be  done  with  conventional 

machinery, without the need for extraordinary investments by the producer. 

The energy balance of some agricultural species that can be used to produce lignocellulosic biomass has been 

studied in the project "Bioelectricity crops" funded by the EU. The results are the following: 

CULTIVATION PRODUCTION DRY 

MATTER ENERGETIC OUTPUT 

ENERGETIC INPUT 

BALANCE (OUTPUT‐INPUT) 

YIELD 

B. carinata A. Braun  5,2  95.609  16.402  78.873    5,8 

Brassica napus  4,8  88.702  15.407  73.315    5,7 

Sorghum bicolor  21,4  386.719  39.713  347.006    9,7 

Source: “Bioelectricity crops” project. Contract NNE‐2001‐0065. ITGA of Navarra and J. Fernández 

Note:   the calculation of the energy input has taken into account even the manufacture of the machinery necessary for the cultivation and harvest. 

 

 

  SORGHUM (Sorghum bicolor) 

Sorghum is an annual species of the family of grasses of tropical origin. Among the varieties for crops for the 

production of lignocellulosic biomass, the most important is sorghum for fiber. 

The  sorghum  for  fiber,  with  the  limitations  of  temperature  and  need  for  irrigation,  is  one  of  the most 

interesting crops in terms of bioenergy production due to its possible double use: the production of the grain 

to obtain biofuels, and the rest of the plant (which can grow up to 4 m in height) for the use of biomass for 

thermal or electrical purposes.  

The yields are very variable depending on the growing area; in the Mediterranean area very positive data can 

be obtained regarding the production of dry matter under demanding cultivation conditions (fertility, water 

availability and mild temperatures). 

To  obtain  good  yields,  medium  to  good  quality  soils  are  needed,  sowing  to  obtain  150.000  to  200.000 

plants/Ha and irrigation of 7.000 m3/Ha and year. Some studies carried out in Spain point to a productivity 

of 80 Tm/Ha and about 10 kg of sugar and 17 Tm of dry matter per Ha. 

 

 

  

Indicative values of the losses 

produced in the biomass harvest of 

brassicas.  

 

Source: ITGA of Navarra (SPAIN). 

Operation  % lost 

Mowing  3 

Swath 9 

Packed 6 

Total   18 

Page 87: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 4. Energy crops and biofuels production 86

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

   Other species with possibilities 

There  are  others  rapidly  growing  energy herbaceous plants  can be directly  burned  to  produce heat  and 

electricity. The most commonly used species are Miscanthus spp. and Arundo donax because, besides the 

high productivity, they are not demanding in edaphoclimatic conditions. Staiss and Pereira (2002) indicate 

that, in regions with good water conditions and solar radiation and high temperatures, yields of 32 Tm dry 

matter/ha/year of Miscanthus spp. and up to 40 Tm dry matter/Ha/year of Arundo donax. Brás et al. (2006) 

adds that the demonstrated high productivity of Miscanthus spp. announces an increase in the area devoted 

to its production, especially in fallow land. On the other hand, despite the potential of Arundo donax, both 

productive and end‐use, prudence in its adoption is necessary since this species reveals invading behavior in 

different circumstances, as it is mentioned in the literature. 

 

4.1.3.2. Crops for obtaining biofuels 

The  International  Energy  Agency  has  considered  that  27%  of  the  fuel  used  in  the world  in  2050 will  be 

biofuels.  Although  we  are  still  far  from  that  percentage,  progress  is  being  made  due  to  the  climatic 

advantages and the fight against the contamination of biofuels. 

One of the most beneficial alternatives to mitigate the emission of carbon dioxide and carbon monoxide into 

the  environment  are  biofuels,  such  as  bioethanol  or  biodiesel.  This  has  been  corroborated  by  several 

international studies and, above all, by the World Energy Agency. According to his calculations, the addition 

of bioethanol to fuels can reduce the emission of the most toxic pollutants by an average of 30%. 

Globally, two classes of biofuels can be distinguished: 

1. biofuels  for  compression  ignition  or  diesel  engines.  The  oil  plants  are  used  for  the  production  of 

biodiesel, extracting the oil from their seeds, with the objective of replacing the diesel that is consumed 

in the transport sector. 

2. biofuels  for  spark  ignition  engines.  Bioalcohols  are  an  alternative  to  gasoline,  either  as  a  total replacement element or as an element that improves their octane number.  

 

  ❶  OLEAGINOUS PLANT CROPS 

A large number of plants can be used to produce biofuels provided that good agricultural and environmental 

practices are observed during their cultivation and that they do not compete with food. 

With respect to biodiesel, although initially it was produced largely from sunflower oil and rapeseed oil, other 

crops were also adopted as raw materials, such as soybeans and palm (Rosa, 2008), although some showed 

higher productivity than others. However, other oil plants, less demanding in soil, humidity and climate, have 

proven to be better solutions for the use of poorer soils, such as jatropha curcas and castor oil. In addition, 

they have better productivity indexes than the first generation crops used for the production of biodiesel 

(Marques, 2008). 

 

 

 

Page 88: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 4. Energy crops and biofuels production 87

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

  

  

  SUNFLOWER 

The  most  traditional  crop  is  sunflower. 

Staiss  and  Pereira  (2002)  indicate  that 

the new varieties of sunflower can reach 

yields of 2,5 to 4,0 Tm of seeds/Ha with 

an oil content of 40 to 50%.  

Agricultural tasks 

• Land  preparation:  The  deeper  the soil, the more development capacity the plant will have given that the sunflower has a pivoting root, which can reach up to 2 meters under favorable conditions, although  most  of  the  secondary  roots develop  between  5  and  30  cm  deep.  It will also depend on the management: in 

direct sowing, in strong lands or if the soil is compacted and root development is difficult, although the soil is deep the crop may have problems of implantation. In irrigation, it can be cultivated in first sowings or as second crop after a winter crop (barley, rapeseed, fodder, etc.). For these second harvests, sprinkler irrigation and direct sowing will favor that the crop can be implanted in the shortest possible time after the previous harvest. 

• Sowing: The sunflower can start its germination when the temperature of the soil reaches 5 to 7ºC, but then the germination is slow, so it is considered that at least the temperature should be 10ºC. At higher temperature  in the soil, the germination is faster and the loss of seeds is smaller. The proper planting depth is 3 to 6 centimeters. When deeper the number of plants that emerge is lower. 

In rainfed crops, with water as one of its limiting factors, we must try that the planting is done in the first days in which its surfacing is feasible, to achieve the greatest possible development when the heats reach the strongest and the humidity is insufficient.At the end of the 80s, planting seasons were carried out in Aragon (Spain) in dry season, observing that plantings in late March and early April were the ones that gave the highest yields. Excessively early plantings had no interest, since the emergence and flowering were matched with later plantings and the number of plants in the harvest was lower. 

The usual  sowing density  is 150.000 seeds  to sow 2 Ha  in  irrigated  land and 3 Ha  in dry  land  (84.000 plows/Ha in irrigated land and between 40‐60.000 plows/Ha in dry land).  

• Fertilizer: The sunflower is a demanding crop in nutritious principles and thus, with extractions of nitrogen of 50 kg/Tm. 70‐90% nitrogen is absorbed from 3‐4 leaves until full bloom. 

It is not recommended, for 3.000 kg of production, more than 150 units of nitrogen. For low productions all the nitrogen can be contributed in seed and with higher yields it could be of interest to add part of the nitrogen in covert. In sprinkler irrigation, the incorporation of fertilizer into irrigation water would be more rational. 

• Control of pests and diseases: The worms of the soil are those that can cause greater damages to the crop being able to be treated against them in the sowing.  

 

 

 

Page 89: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 4. Energy crops and biofuels production 88

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

  

 

  RAPESEED 

The  rapeseed,  or  colza,  is  a  plant  of  the  cruciferous  family  that  has  traditionally  been  used  for  oilseed 

production. It is sown in fresh and fertile soils in climates not excessively cold and with a reasonable rainfall.  

Rapeseed oil, which produces a high production of grain and produces an oil of excellent quality, is the most 

cultivated oilseed in the EU, with Germany being the main producer. Under the environmental conditions of 

the Iberian Peninsula, this crop can be planted in September‐October and harvested in May, which offers 

advantages over the cultivation of sunflower under rain‐fed conditions, since only in June does the critical 

phase of flowering begin (Lourenço y Januário, 2008).  

Agricultural tasks 

In the culture of rapeseed it is important to sow correctly to assure good plant germination and observe the 

crop to detect pests and treat them at the right time. 

Rapeseed is a crop that can be planted both in dry and irrigated areas. In dry land you can have productions of  2.200  kg/Ha  while  in  irrigation  you  can  reach  4.500  kg/Ha.  For  these  productions  the  key  is  a  good implantation and reach the winter with some plants of good size (usually about 8 leaves) and a root length of 15 to 20 cm so that it can withstand low temperatures of up to ‐17ºC.  

• Preparation  of  the  land:  Rapeseed  requires  deep,  well‐drained  soils  with  good  structure.  The preparation of the soil is similar to that of cereals. The main difference is that rapeseed by having a pivot root  is more sensitive to deep compaction.  It  is also sensitive to crusting but planting with moisture avoids this problem.  

Due to the small size of its seed, it needs a careful preparation of the top 20 cm of the soil. For a proper germination we must ensure a soft and fine preparation that allows an intimate contact between the soil and the seed. Rapeseed adapts to almost all types of soil, well tolerated saline soils and with optimal pH range between 5,5 and 8. If the cultural preparation of the soil does not ensure a good planting bed, it is preferable to resort to planting direct. 

Fertilizer: The needs of fertilizer in rapeseed will depend on the productive potential of the land and its level of fertilizers, so it  is recommended to perform a soil analysis of the plots and know the level of nutrients of these. As a general rule, we will apply to rainfed on 80‐90 UF of nitrogen (30‐40% in the bottom), 60 UF of phosphorus (in the bottom) and 60 UF of potassium (in the bottom). In irrigation, it will be necessary to increase these contributions by 15‐20%.

A background fertilizer is a good help for the establishment of rapeseed, a very demanding crop with respect  to  phosphorus.  Therefore  it  is  recommended  to make  a  fertilizer with  a  fertilizer  NPK  that provides  the  three  macronutrients  (for  example,  an  8‐15‐15)  since  rapeseed  does  not  need  much nitrogen for implantation, but needs it at winter.  

Sulfur  is  an  essential  element  for  rapeseed, which we will  apply  in  coverage  along with  nitrogen  in quantities of 60‐65 UF per hectare. 

 

 

 

 

 

 

Page 90: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 4. Energy crops and biofuels production 89

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

 

• Sowing: The first weeks of October would mark the limit for winter rapeseed plantings in Atlantic areas taking advantage of the first autumn rains in the spring to reach the rosette state before the first frosts. It is therefore possible to plant in these areas from the beginning of September to mid‐October, but the sooner the better to ensure a good‐sized plant at the beginning of winter and in any case ensuring the necessary humidity in the soil to facilitate its emergence.   

In Mediterranean areas, autumnal rapeseed sowing begins in September and lasts until the last week of November, as there is no winter stop or risk of frost. 

Sowing is one of the most critical times for cultivation, it is very important to get the soil right and apply the appropriate seed dose as the critical factor for a good development of the crop is a good installation of it (with a population of sufficient plant and distributed homogeneously). The seed dose to be used should guarantee a final population of plants between 30 and 40 per square meter, that is, in normal or poor dry land, densities of 4 kilograms of seed per hectare (between 65 and 75 seed/m2) and in fresh dry and irrigation of 2,5‐3 kilograms of seed per hectare (between 45 and 55 seeds/m2).  

In addition, the cost of seeds is high, especially in the case of hybrid varieties. Thus, the recommended dose of seed for non‐hybrid varieties is 50 to 100 seeds/m2 and hybrid varieties of 40 to 60 seeds/m2 (the latter require lower doses because they have greater branching capacity). If there were problems with snails, this planting density could be slightly increased to offset the losses caused by these.  

The distance between  lines should be between 20 and 45 cm, while the  ideal planting depth will be 

about 2 centimeters due to the small size of the seed. 

To achieve maximum performance it is important that at the end of winter there is a maximum of 40 plant  seed/m2  distributed  evenly  in  the  field,  because  if  there  are more  plants,  they  compete with themselves and the yield is significantly reduced.  

Rapeseed  is  a  very  versatile  crop  compared  to  the  planter  to  be  used,  being  able  to  use  both 

conventional cereal seeders or precision, which allow a reduction in the dose. It is types you can get a 

good implantation of the crop if the depth of planting is respected. 

It can even be sown with a precision planter like the one used in corn. With this type of precision planter 

the maximum homogeneity of the crop is achieved and can reach high yields, of up to 5.500 kg/Ha in 

irrigation of aspersion.  

Within the varieties of rapeseed we find hybrids and no, more and less rustic, more and less precocious, of more and less high size, etc. It is important to analyze the specific needs before choosing the variety.  

• Weed and pest control: Making a crop rotation helps control weeds. Being a broad‐leaved crop,  it  is relatively easy to control narrow‐leaved weeds such as     or mad oats. Doing rotation with rapeseed also shows that the yield of the next crop, wheat or barley, is increased by 10%, respecting a monoculture of cereals. 

For good control of weeds it is important to plant with the soil clean of weeds, so it is important to carry out a treatment with a broad spectrum herbicide. In pre‐emergence (until the crop has 3 leaves) it is interesting to apply metazachlor for the control of the ryegrass and broad‐leaved weeds such as poppies. With these applications of herbicides it is relatively easy to control weeds until the winter leaves. 

In the cultivation of rapeseed it is important to control certain pests throughout the crop. The snail and flea beetle are the two main plagues that affect the implantation. The snails and slugs feed on the tender leaves, so they should be controlled by specific treatments available in the market to achieve a good implantation.  

 

 

Page 91: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 4. Energy crops and biofuels production 90

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

 

In some cases it is sufficient to apply it only in the margins of the field. The flea beetle is a rape insect that feeds on the leaves and can cause very important damage until the plants have 3‐4 leaves, so it is essential to treat quickly when the pest is detected.    

At the beginning of the cycle, there may be some flea attack, while at the end aphid populations may 

appear that, with treatments at the beginning of incidence on the edges of the plot, allow good control. 

Special attention must also be paid to the possible appearance of weevils during the spring. Diseases such  as  foot  disease or  sclerotinia may  represent  a  serious  problem depending on  the  stage of  the culture in which they occur.  

  OTHER CROPS 

Crops such as thistles or  jatropha have been tried to replace sunflower crops, especially  in soils with  less 

water retention.  

Thistle is a perennial plant with an active growth phase in autumn and spring and can produce 20 Tm of dry 

matter per hectare per year and approximately 2 to 3 Tm of seeds per hectare per year, with an oil content 

of 25% (Staiss and Pereira, 2002). In addition, as already mentioned, thistle can be cultivated with the dual 

capacity of, in addition to seed oil, it can also supply solid biomass as a raw material for energy production 

(Brás et al., 2006; Lourenço and Januário, 2008), giving interesting returns when compared to the cellulose 

plants. 

Of the less studied oilseeds, Jatropha is the one that has generated more expectations due to the success 

obtained in countries such as India or China. However in Europe it is difficult to keep the plants viable during 

the winter, mainly due to frost. 

Rapeseed or sunflower are the traditional crops for obtaining biodiesel, although there are new crops that 

are being rapidly implemented. 

CROPS FOR BIODIESEL  (Ecas Project 2007) 

Conventional  

Rape Sunflower Soy Palm 

Alternative  

Jatropha Thistle Castor Brassica carinata 

 

As in any other crop, climate will influence the development of crops, for example, from one hectare of palm 

in tropical regions you get between 3.700 and 5.400 L of biodiesel, while if the crop is thistle in dry regions 

of Mediterranean climate is between 150 and 360 L and also between 9 and 13,5 tonnes of dry matter. 

    

Page 92: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 4. Energy crops and biofuels production 91

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

  

  

  ❷  CROPS FOR BIOALCOHOLES OR BIOETHANOL 

Ethyl alcohol of vegetable origin or bioethanol  is a chemical product obtained from the fermentation of 

sugars found in plant products (such as cereals, beet, sugar cane or biomass). It is obtained by fermentation 

of sugary raw materials with an initial alcoholic strength of 10 to 15%, being able to concentrate later by 

distillation until obtaining the so‐called hydrated alcohol, 4‐5% of water, or reaching the absolute alcohol 

after a specific process of dehydration. 

Hydrated ethanol can be used directly  in conventional combustion engines with slight modifications, and 

performance similar to that obtained in gasoline, if they are well regulated. Absolute ethanol can be used in 

a mixture with normal gasoline to  increase the octane number and eliminate the additives of  lead  in the 

super fuels. These fuels are known as "gaso‐holes". 

Ethanol  is  used  in  mixtures  with  gasoline  in  concentrations  of  5,  10%,  and  even  85%,  E5,  E10  and  E85 

respectively, which do not require modifications in current engines. 

The  raw materials used  to produce  this  type of alcohol  should be  low‐cost hydrocarbon products, either 

sugary or starchy type, susceptible to undergo a fermentation process directly, such as fructose, glucose or 

sucrose, or after a process of hydrolysis, as is the case with starch or inulin.  

Crops  such  as  sugar  cane,  sugar  sorghum  or  beet  among  those  of  the  first  group  and  cereals,  cassava, 

potatoes, among those of the second group, may be economically interesting in some circumstances for the 

production of fuel ethano. 

 Approximately one liter of ethanol 

can  be  obtained  from  2,5‐3  kg  of 

cereal grains, 10 kg of beet roots or 

15‐20 kg of sugarcane. Through the 

cultivation  of  one  hectare  of 

irrigated  beet  6.000  liters  of 

ethanol  can  be  produced, while  if 

corn  or  sweet  sorghum  is  grown 

only 3.700 liters are obtained, or if 

the crop is sugarcane, up to 10.000 

liters  are  produced.  If  the  crop  is 

dry  land,  one  hectare  of  wheat 

would produce 880 liters, while the 

sweet sorghum would produce 700 

liters (Project ECAS 2007). 

As in biodiesel, production with traditional crops such as corn is giving way to the emergence of new species 

with higher yields. 

 

 

 

 

Page 93: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 4. Energy crops and biofuels production 92

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

 

CROPS FOR BIOETHANOL (Ecas Project 2007) 

Conventional  

Cereals (wheat, corn, barley …) Beet Sugar cane 

Alternative  

Potato Sorghum saccharine Prickly pear 

 

PERFORMANCE OF BIOETHANOL AND BIODIESEL OF DIFFERENT CROPS 

CROPS  BIODIESEL LITRE/Ha  BIOETHANOL LITRE/Ha 

African palm   4.000‐5.000   Rape   900‐1.300   Soy  300‐600   Sunflower  600‐1.000   Castor  1.000‐1.200   Jatropha Curcas   800‐2.000   Cane    4.500‐8.000 Corn    2.500‐3.500 Sweet Sorghum    2.500‐6.000 Switchgrass     3.000‐7.000 Beet    2.500‐6.000 

 

 

 BIOETHANOL  BIODIESEL 

Energy balance (Returned  unit  of  energy  for  each unit of energy used) 

Wheat  2  Sunflower  3,2 

Beet  2  Canola  2,7 

Corm  1,5  Soy  3 

Sugar cane  8,3  Palm  9 

Environmental balance (Emissions of greenhouse gases‐GHG per Tm of oil in Tm equiv of  CO2) 

Beet  2,17  Soy   2,6 Wheat  1,85  Canola  1,79 

Sugar cane  0,41  Palm  1,73 

Straw  0,33  Wood  0,27 

 

Comparison of biodiesel and bioethanol yields (IICA 2007). Source: ADEME European Commission 

 

   

Page 94: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 4. Energy crops and biofuels production 93

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

    

4.1.4. ENERGY CROPS IN EUROPE 

Many EU countries have great potential for the implementation of energy crops, due to the availability of 

agricultural  land  and  abandoned  land,  and  may  have  enough  space  for  energy  crops  without  affecting 

traditional crops and cover  the needs of biofuels,  in accordance with  the objectives set by  the European 

Union. 

The previous development of agricultural work and the main energy crops corresponds mainly to the Iberian 

Peninsula. Now we mention now some specific details of other countries especially those that are part of the 

RURAL BIOENERGY project:   

         PORTUGAL‐SPAIN 

The most traditional culture of oleaginous crop in Portugal and Spain is the sunflower. However, crops such 

as rapeseed (colza), thistle or Jatropha have been tried to replace sunflower crop, especially in soils with less 

water retention. Rapeseed oil, which has a high production of grain that produces excellent quality oil, is the 

most widely grown oilseed  in  the EU, with Germany being  the main producer. Under  Iberian peninsula´s 

environmental conditions, this crop can be sown in October and harvested in May, which offers advantages 

over sunflower cultivation under rainfed conditions, since only  in June the critical flowering phase begins 

(Lourenço and Januário, 2008).  

The thistle is a perennial plant with an active growth phase in autumn and spring and can produce 20 Tm dry 

matter per hectare per year and approximately 2 to 3 Tm seeds per hectare per year, with an oil content of 

25 % (Staiss and Pereira, 2002). In addition, the thistle can be cultivated with the dual ability of, besides the 

seed oil, it can also supply solid biomass as a raw material for energy production (Brás et al., 2006; Lourenço 

and Januário, 2008), yielding interesting yields when compared to the cellulosic plants.  

Of the less studied oleaginous, Jatropha is the one that has generated more expectations due to the success 

obtained in countries like India or China. However, domestic producers have found it difficult to keep the 

plants viable during the winter, mainly due to frost. 

         ESLOVAQUIA 

The energy potential of agricultural biomass in Slovakia is quite high and represents theoretically 20,4% of 

the annual energy consumption in the Slovak Republic, which is 800 PJ. This is equal to an area in Slovakia of 

approximately 30.000 hectares. Prognoses indicate that, under climatic conditions of Slovakia, within the use 

of biomass 6 to 12% share of total energy consumption is realistic one. 

According to current available sources, the energy crops acreage does not increase, but rather stagnant. At 

present, the following plants are grown in Slovakia as energy crops: 

  

   

Elephant grass (Miscanthus x giganteus)  True hemp (Cannabis sativa, L.) 

Great millet (Sorghum bicolor)  Giant reed (Arundo donax L.) 

Page 95: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 4. Energy crops and biofuels production 94

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

         ITALY 

The development of agri‐energy sector in Tuscany depends from the structural characteristic of agriculture  

The main data that explain our agriculture are following: 

• The main characteristics of farming in Tuscany are small family run farms with a diversified production 

(wine, oil and crops).There were 72.600 farms in Tuscany in 2010, however many of these were very 

small scale. 

• Data from the Union of Commerce indicates that there were 41.000 professional registered farms in the 

region. Approximately 40.000 farms have arable crops and 10.000 have cattle, 2.360 have sheep and 

1.300 have pigs. While 26.000 farms have grapes and 50.000 have olive trees. 

• Two‐thirds of farms in Tuscany have less than 5 hectares while 80% have less than 10 hectares. However, 

while 11% of the farms in Tuscany are of 20 hectares or more, they account for 67,8% of the land area. 

The typical farm in Tuscany is around 10 hectares  in size and produces wine, oil and crops while the 

farms in the mountain areas typically have cattle and sheep. 

• Approximately  55%  of  the  land  area  in  Tuscany  is  agricultural  land  as  the  landscape  in  Tuscany  is 

generally hills and mountains. The forest area is more than 50% of regional surface. 

As a result of this territorial analysis, Tuscany Region has not the best conditions to develop energy chains 

based on energetic crops: 

1.  The global surface for crops is not high and there is a relevant fragmentation of crops cultivation. 

2.  The yield  of crops is not high, because most part of arable land is located in hills and mountain area. 

3. There is a strength  competition food/non food, therefore most part of arable land are involved in food 

and/or feed cultivations. 

The main crops cultivated in Tuscany during the year 2018 were: 

Crops  Hectares  Production (Ton)  Yield (100 K) 

Wheat  30.638  1.069,425  34,9 

Durum wheat  66.413  2.117,897  31,9 

Corn  11.463  953,897  83,2 

Barley and oats  37.389  994,500  26,6 

Sunflower 15.967 408,234 25,6 

Rape  1.297 25,856 19,9 

Source: ISTAT 

 

The main part of the effort in the field of agri‐energy are therefore aimed to develop wood energy chains, 

using the production waste of forestry.  In this case the strategic choice is oriented to create short supply 

chains, able to produce energy using local production waste, realizing energy plants of small‐medium scale, 

producing thermal energy or both thermal energy and power through co‐generation technologies. 

 

 

Page 96: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 4. Energy crops and biofuels production 95

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

         BULGARIA 

Among the targets set by the European Commission for the reduction of harmful emissions in transport and 

environment, there is an idea to significantly reduce or eliminate the incentives for biofuels produced from 

food or fodder crops. Such change, if adopted, will strongly affect Bulgaria, which is one of Europe’s largest 

rapeseed producers – the main raw material for this type of fuel. Bulgaria is also among the countries that 

produce biodiesel and bioethanol from similar crops, although data shows that it does not use its full capacity. 

If the produced fuels and the rape (in Bulgarian “рапица”) are considered, the value of this market is over 

one billion BGN. 

Currently, however, legislative proposals are under consideration on a European level, according to which 

the production of the so‐called “first generation” biofuels from rape, sunflower, sugar beet, etc., need to be 

replaced by biofuels from the so‐called “biofuels from second generation” – the ones that are produced from 

agricultural and forest waste and residues such as shrubs, straw, etc. The general idea is to make this change 

by 2030, including by removing incentives for first‐generation fuels. 

On  the  other  hand,  on  November  30,  2016,  the  European  Commission  (EC)  published  a  new  legislative 

proposal (RED II) for the period 2021‐2030. The RED II progressively caps the use of food‐based biofuels.  The 

blending rates for advanced biofuels are stepwise increased between 2020 and 2030, which aims to boost 

the market for these non‐food based biofuels. The RED II also includes additional harmonized sustainability 

criteria  for products  from biofuels  to biomass.   The proposed sustainability  requirements are a potential 

trade barrier for the import of wood pellets. 

It shall also be mentioned that biofuels industry in Bulgaria is still at an early developing stage.  This is mainly 

related to the size of economy and lower consumption of fossil fuels, as well as with the lack of encouraging 

business and economic environment for production and use of biofuels. The fossil fuels market is dominated 

by very few companies, which do not have an economic interest in the use of biofuels as no sufficient stimulus 

was provided by the legislators. 

Despite  this,  there  are  already  several  established  and  proven  biofuel  producers.  Bio  raw material  has 

become one of  the  leading  ideas of many oil and gas companies. The raw material extraction  itself  is by 

transesterification  of  vegetable  fats,  which  are  a  residual  product  extracted  in  the  form  of  glycerol. 

Increasingly, there is also interest for micro‐bio fuels, or so‐called biofuels based on micro‐organisms. Such 

are bacteria, microalgae, cyanobacteria. Their yields are 40 and 300 times higher than conventional eco‐fuels. 

Statistics show that 83.675 metric tons of oil equivalent of biodiesel was consumed in 2015 in Bulgaria. The 

amount of bioethanol consumed was significantly smaller compared to biodiesel. 

   

Page 97: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 4. Energy crops and biofuels production 96

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

   

 

4.2. PRODUCTION OF BIOFUELS 

4.2.1. INTRODUCTION 

4.2.1.1. The development of biofuels in Europe 

Biofuels  are  liquid  or  gaseous  fuels  for  transport, 

produced from biomass, especially from energy crops, 

but also from the biodegradable fraction of waste and 

residues  from  agriculture,  forestry  and  industries 

related  to  those,  as well  as  biodegradable  fraction  of 

industrial and municipal waste. 

Since the beginning of the 90s, the European production 

of biofuels has experienced a notable increase, which is 

based on the regulatory framework, but the situation in 

the  different  countries  varies  enormously,  with  some 

countries  having  a  greater  contribution  to  the  total 

production of biofuels European than others. 

There are at European level and of the different states 

measures to promote the use of biofuels  in transport, 

although in the opinion of many sectors these are still 

insufficient. 

Biofuels have environmental advantages of reducing greenhouse gas emissions compared to conventional 

fuels and contribute to security of supply and reduction of energy dependence on oil. 

The sustainability  requirements of  the biofuels established  in  the Renewable Energy Directive have been 

modified through the Directive (EU) 2015/1513 of the European Parliament and of the Council, of September 

9, 2015, by which the Directive is modified 98/70/EC and Directive 2009/28/EC, on the promotion of the use 

of energy from renewable sources. Biofuels used to meet the objectives set in the Directive and those that 

benefit from national support systems must comply with sustainability criteria, to avoid the possible negative 

impacts. Thus, to be able to compute for the objectives it is required that with these a certain reduction of 

emissions of greenhouse gases is achieved, they are not produced from raw materials coming from land of 

high value in terms of diversity or land with high carbon reserves. 

The European Parliament has  limited the production of some biofuels beyond 2030, such as palm oil and 

soybean biodiesel. 

The share of energy from biofuels produced from cereals and other crops rich in starch, sugars, oilseeds and 

crops  on  agricultural  land  as main  crops mainly  for  energy  purposes will  not  exceed  7%  of  final  energy 

consumption in transport in 2020. 

 

 

 

Page 98: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 4. Energy crops and biofuels production 97

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

 

Some European countries such as Bulgaria, Slovakia, Czech Republic and Poland show great support for crops 

for biofuels and call for the use of sources of agricultural and forestry origin of the European Union to meet 

the renewable targets in transport marked by the new directive . They also undertake to take the necessary 

measures for the use of "higher mixtures of renewables of agricultural origin, such as E10, with a maximum 

of bioethanol of ten percent in gasoline". The ministers of agriculture of these countries, in a joint statement 

issued by the Council of the EU reaffirm the importance of the use of renewable energy sources of agricultural 

and forestry origin of the EU with the aim of improving energy security and environmental, economic and 

social sustainability of Europe. 

The report "Renewables 2018, global status report" of the "Renewable Energy Policy Network for the 21st 

Century" collects data from the three main fields in which bioenergy acts (electricity, thermal energy and 

transport) highlighting that the renewable quota in the transport sector it remains low (3,1%) with more than 

90% provided by liquid biofuels. 

The  disadvantages  of  biofuels  are  the  costs  of  production,  the  large  areas  of  crops  needed  for  their 

production from energy crops (with the possible risk is the strengthening of intensive monocultures and the 

consequent use of pesticides and herbicides); and the necessary complex transformation that includes some 

concrete processes with high carbon dioxide emissions. 

The main existing biofuels based on commercial development, mainly used in road transport, are currently 

Bioethanol (ethyl alcohol produced from agricultural products or products of vegetable origin, whether used 

as such or after chemical modification or transformation), Biodiesel (methyl or ethyl ester produced from 

fats of vegetable or animal origin) and Hydrobiodiesel  (HVO, Hydrotreated Vegetable Oil), a hydrocarbon 

resulting from the treatment of vegetable oils or animal fats with hydrogen, either in units dedicated to it, or 

through co‐processing technologies in refineries. In recent years there has also been an important advance 

in aviation fuels. 

Other biofuels, which are currently not very common in the transport fuels market, will acquire a certain 

presence in the coming years, such as biogas (gaseous fuel produced by anaerobic digestion of biomass) or 

synthetic biofuels (synthetic hydrocarbons produced from biomass through thermal and catalytic conversion 

technologies). 

The European Commission has published a study (Research and Innovation perspective of the mid‐ and long‐

term Potential for Advanced Biofuels in Europe) in November 2017, which highlights the high medium and 

long‐term  potential  of  the  advanced  biofuels  to  implement  appropriate  Research  and  Innovation  (R+I) 

policies in the EU. The study specifically indicates that advanced biofuels could reach 2050 in a sustainable 

way around 50% of all EU energy needs and provide 65% of the savings in greenhouse gas (GHG) emissions 

required in the transport sector. Its development would significantly improve energy security, create more 

than 100.000 jobs and allow advanced biofuels a contribution to EU GDP of 1,6%. The study considers that 

the  contribution  of  advanced  biofuels  will  be  especially  important  in  the  sectors  of  aviation,  maritime 

navigation and the transport of goods by road, given the few viable alternatives for decarbonisation in these 

areas during the period considered. 

In order to take advantage of all this potential, the implementation of research and innovation policies aimed 

at this purpose is key, especially in relation to raw materials and conversion technologies. 

 

 

Page 99: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 4. Energy crops and biofuels production 98

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

 

4.2.1.2. Types of biofuels 

This is the detailed list of different types of biofuels:  

 

• Bioethanol.‐ ethanol produced from biomass or from the biodegradable fraction of waste, for use as a 

biofuel. 

• Biodiesel.‐ methyl ester produced from vegetable or animal oil of similar quality to gas oil, for use as a 

biofuel. 

• Biogas.‐ gaseous fuel produced from biomass and/or from the biodegradable fraction of waste. 

• Biomethanol.‐ methanol produced from biomass, for use as a biofuel. 

• Biodimethylether.‐ dimethyl ether produced from biomass, for use as a biofuel. 

• Bio‐ETBE (ethyl tert‐butyl ether).‐ ETBE produced from bioethanol. The volumetric fraction of bio‐ETBE 

that is computed as biofuel is 47%. 

• Bio‐MTBE (methyl tertiary butyl ether).‐ fuel produced from biomethanol. The volumetric fraction of 

bio‐MTBE that is computed as biofuel is 36%. 

• Synthetic biofuels.‐ synthetic hydrocarbons or their mixtures, produced from biomass. 

• Hydrobiodiel.‐ fuel produced by hydrogenation/isomerization of vegetable or animal oil.  

• Biokerosene.‐  light  fraction  from the distillation of biodiesel obtained by  transesterification. Use  in 

mixtures with kerosene up to 20% for use in aviation engines. 

• Bio‐hidrógeno.‐ hidrógeno producido a partir de la biomasa y/o a partir de la fracción biodegradable 

de los residuos para su uso como biocarburante. 

• Pure vegetable oils.‐ oils obtained from oil plants by pressure, extraction or comparable procedures, 

raw or  refined,  but without  chemical modification, when  their  use  is  compatible with  the  type  of 

engine and the corresponding requirements in terms of emissions. 

 

Taking  into account  the  state of maturity of production and use  technologies,  a  categorization has been 

established between first and second generation biofuels:  

 

First generation biofuels. 

Biodiesel, vegetable oils, bioethanol obtained from cereals and sugars found in other vegetable products, 

bio‐ethyl‐tertiary butyl ether (ETBE) and biogas belong to this category. The production and use of these 

biofuels are already in an advanced phase of application. The main improvement margins must be sought 

in  the  reduction of production costs,  the optimization of  the energy balance,  the  improvement of  the 

energy yields of the combustion engines and the increase in the percentages of mixing with fossil fuels.  

 

Page 100: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 4. Energy crops and biofuels production 99

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

 

 

Second generation biofuels. 

Bioethanol  produced  from  cellulosic  raw  materials,  bio‐hydrogen,  syngas,  bio‐oils,  biomethanol, 

biobutanol or synthetic diesel obtained through the Fischer‐Tropsh reaction belong to this category. Its 

production  does  not  have  an  industrial  scale  and  is  limited  to  experimental  plants.  All  the  second 

generation biofuels have in common the fact that they are produced from raw materials with zero or 

very low cost: lignocellulosic biomass. Although they are still in the process of improvement, second‐

generation biofuel production technologies are considered very promising because of their potential to 

reduce production costs. These costs currently represent a penalty with respect to current fossil sources 

and  do  not  allow  the  production  of  biofuels  to  be  separated  from  current  economic  and  fiscal  aid 

policies. In addition, second generation biofuels allow increasing the range of raw materials since the 

use of lignocellulosic and residual material does not compete with the food market.  

Third generation biofuels. 

Third  generation biofuels  use production methods  similar  to  those of  second generation,  but using 

bioenergy crops specifically designed or adapted as a raw material (often by means of molecular biology 

techniques) to improve the conversion of biomass to biofuel. One example is the development of "low 

lignin" trees, which reduce pretreatment costs and  improve the production of ethanol, or corn with 

integrated cellulose.  

Fourth generation biofuels. 

Fourth generation biofuels take the third generation one step further. The key is carbon capture and 

storage (CAC), both at the level of the raw material and the process technology. The raw material is not 

only adapted to improve the process efficiency, but is designed to capture more carbon dioxide, as the 

crop grows.  Process methods  (mainly  thermochemical)  are also  combined with  carbon capture and 

storage  technologies  that  channel  carbon  dioxide  generated  to  geological  formations  (geological 

storage, for example, in depleted oil fields) or through mineral storage (in carbonate form). In this way, 

it  is  believed  that  fourth‐generation  biofuels  contribute  more  to  reducing  GHG  (greenhouse  gas) 

emissions, because they are more neutral or even negative in carbon when compared to biofuels of 

other generations. Fourth generation biofuels the concept of "bioenergy with carbon storage”.  

 

 

     

 

 

Page 101: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 4. Energy crops and biofuels production 100

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

 

The main biofuels, bioethanol and biodiesel, both can be used as sole fuel or in mixtures with gasoline and 

diesel respectively without making any modifications to the engine. The types of fuels that exist based on 

these mixtures are the following: 

E5:  Mixture  of  5%  bioethanol  with  95%  normal  gasoline.  It  is  the  maximum  mixture  authorized  by European  regulation  to be  sold as normal gasoline.  It  avoids  that 8 grams of CO2 are emitted per km traveled (4%) with respect to 95 octane gasoline. 

E10: Mixture of 10% bioethanol with 90% normal gasoline. It is the most used in the US because up to this proportion  the  engines  do  not  require  any modification.  It  allows  to  improve  the  octane  rating  and decrease the lead content. Probably the European regulation will adapt in the future to this scale. 

E25: Mix of 25% bioethanol and 75% gasoline. It is used in Brazil. 

E85: The mixture of 85% bioethanol and 15% gasoline requires modification in the engines. These are the so‐called “flexifuel” engines that have modified the injection system to operate with different percentages of mixing. A sensor detects what proportion of alcohol and gasoline exists and adjusts the system in real time  to  optimize  performance.  It  is  used  in  the  United  States  and  Brazil  and  also  in  some  northern European countries, especially in Sweden. Avoid emitting 150‐170 g of CO2 (80%) for each km travelled, compared to 95 gasoline. 

E95: 95% ethanol content. It is used in bus fleets from Sweden, Italy, Holland and Spain. 

E100: 100% bioethanol for special engines. When the consumer fuels an unlabelled fuel at a gas station, he is actually refuelling 95 with a maximum content of 5% bioethanol, (when gasoline does not exceed a content of 2,7% by mass of oxygen) or 10% of bioethanol (when gasoline has a maximum content of 3,7% by mass of oxygen). In the case of refuelling diesel, it has a maximum biodiesel content of 7%. 

Unlabelled fuels can be used in vehicles without modifications, so they are sold in service stations without identifying their content in biofuels and have a maximum content established by the European Directive, Spanish regulations and the corresponding specifications. Above this threshold, it is necessary to indicate the biofuel content of the commercialized fuel. 

ETBE: Ethyl tert‐butyl ether (45% ethanol, 55% isobutylenes) is not marketed as a biofuel but as a gasoline additive. It is less volatile and more miscible with gasoline than ethanol itself. It serves, like ethanol, to improve octane and lubrication without adding lead. It is used mixed with gasoline up to 10‐15%. 

E‐DIESEL:  The  bioethanol  is mixed with  diesel  oil  using  a  solvent  additive.  Improves  combustion  and reduces emissions. It is marketed in the US and Brazil and will soon appear in Spain and Europe. 

B20: Blend of 20% biodiesel and 80% normal diesel. It is the most used. Other proportions also present in the market are B5 and B10. 

B100: 100% biodiesel without any mixture with normal diesel. It requires small engine modifications in old cars (replace rubber hoses with plastic ones). 

 

  

Page 102: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 4. Energy crops and biofuels production 101

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

    4.2.2. BIODIESEL PRODUCTION  

The vegetable oils used  in  the production of biodiesel are obtained by  conventional procedures  from oil 

plants that require a preparation consisting of a previous degumming and filtration. The seeds are pressed 

mechanically separating the oil, undergoing a previous heating and the action of a solvent, with oil extraction 

yields close to 100%. The mass obtained as a residue from the pressing, has a high protein content and is 

marketed for animal feed. 

The use of vegetable fuels, in diesel engines, is old. The own inventor of the engine Rudolf Diesel used them 

in 1900. Nevertheless in the current motors adapted to use diesel oil the unmodified vegetable oils would 

cause  diverse  problems  so  to  avoid  them  they  are  transformed  chemically  by  means  of  a  process  of 

transesterification capable of substantially improving the characteristics as fuel of vegetable oils. 

  HOW BIODIESEL IS PRODUCED 

The manufacture of biodiesel is a simple and well known process from the technical point of view.  

It is based on a vegetable oil, which undergoes a process called transesterification, in which "ester" bonds of 

the triglycerides are hydrolyzed and new esters are obtained with the fatty acids released in the hydrolysis 

and a simple alcohol that is used as a reagent (usually methanol or ethanol). That is, obtaining biodiesel is 

based on the reaction with methanol or ethanol of the triglyceride molecules to produce esters. In this way 

it is achieved that the large and branched initial molecules, of high viscosity and high proportion of carbon, 

are transformed into others of linear chain, small, with lower viscosity and percentage of carbon and physical‐

chemical and energy characteristics similar to gas oil of automotive. 

The process is carried out at a moderate temperature (around 60ºC) in the presence of a catalyst (usually 

soda or potash) and as a by‐product glycerol  is obtained, which has many applications in the agricultural, 

industrial, medicine, Cosmetics and nutrition. 

The  transesterification  reaction  is  a  relatively  simple  chemical  process,  but  for  the  production of  quality 

biodiesel  the  process  variables  must  be  optimized,  such  as  excess  methanol,  catalyst  catalysis,  catalyst 

deactivation, agitation, temperature and, in general, , all the variables of the process.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

catalyst

             Oil         Alcohol            Biodiesel           Glycerin                                                                                                                        (by‐product) 

Page 103: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 4. Energy crops and biofuels production 102

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

 

 

The production of biodiesel from vegetable oils is a technology capable of taking advantage of various raw 

materials, which has reached commercial levels in many countries in Europe, Asia and the United States since 

its inception in small producer cooperatives in the late 1980s. 

The costs of industrial transformation of vegetable oils into biodiesel are highly dependent on the capacity 

of the transformation plant. For a plant of 500.000 Tm/year, the total costs (including extraction, refining and 

esterification) would be around 140,6 €/tonne of biodiesel. 

Since for each litre of biodiesel produced, a litre of vegetable oil is necessary, if there is no subsidy, the current 

cost of the raw material makes the process unviable from an economic point of view, if it is done with the 

oils traditionally obtained by the agricultural sector. For the development of this activity in a massive way, 

using  the  great productive possibilities of  the agricultural  sector  it  is necessary  to  look  for new crops or 

varieties, capable of providing cheaper oils. Furthermore, this price could be reduced if the income obtained 

from the sale of by‐products such as glycerin was charged to operating costs. 

From 1.000 kg of oil, 156 kg of methanol and 9,2 kg of potash can be obtained 965 kg of biodiesel and 178 kg 

of glycerin (unrefined) with a recovery of 23 kg of methanol. 

One of the issues that makes the incorporation of biodiesel interesting to the energy matrix is the possibility 

of  the  reactivation of  the  economy as  a  result  of  the  increase  in  the  area destined  to  oil  crops  and  the 

generation of direct and indirect employment. Biodiesel could represent the increase in the production of oil 

crops, through the gradual substitution of the import of diesel for biodiesel. It is also possible to highlight the 

possibility of developing marginal agricultural areas, put back into operation abandoned oil plants, silos with 

idle capacity and the commercial adoption of alternative oil‐crops. This would result in the opportunity to 

also have by‐products with commercial value: glycerine and flours as a basis for animal feed. 

Due to the fact that esters of the oils have physical and chemical characteristics similar to those of gas oils, 

they can be mixed in different proportions with conventional diesel and used in diesel vehicles without the 

need for major modifications to the engines. 

   

Page 104: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 4. Energy crops and biofuels production 103

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

    

4.2.3. PRODUCTION OF BIOETHANOL AND ITS DERIVATIVES 

The production of bioethanol is made from juices of agricultural products rich in sugars (stem of sugar cane 

or sweet sorghum, beet root or sugar molasses for example) or from products containing starch or inulin 

(grains of cereals, potato tubers or roots of endive for example), which must be previously hydrolyzed to 

obtain glucose and/or fructose that will be part of the sugary must. A third possibility is to use lignocellulosic 

biomass from which, by hydrolysis of the cellulose, fermentable glucose can be obtained but this case is less 

developed  although  it  is  very  interesting  because  of  the  abundance  and  low  price  of  the  lignocellulosic 

biomass. 

  HOW BIOETHANOL IS PRODUCED 

Bioethanol is obtained by fermenting sugary media until reaching an alcoholic strength, after fermentation, 

around 10% ‐15%, concentrating by distillation to obtain the so‐called "hydrated alcohol" (4‐5% water) or 

arrive up to absolute alcohol (minimum 99,8% wealth) after a specific process of dehydration. This last quality 

is necessary if you want to use alcohol in mixtures with gasoline in conventional vehicles. 

The production process is as follows: 

• Just  the  sugary must  is  obtained,  the  yeasts,  in  the  absence  of  oxygen,  transform  the  glucose  into 

ethanol. For each 100 g of glucose, 51,1 g of ethanol and 48,9 g of CO2 are obtained. 

• As a consequence of this process, a "wine" with a variable ethanol concentration (from 10 to 15%) is 

obtained. In this wine there are, in addition to water and ethanol, numerous organic compounds and 

the remains of the cells of the yeasts that, once reached the limit of their tolerance to ethanol, die. 

• Ethanol separation is usually carried out by a distillation process comprising two phases. In the first, by 

dragging with water vapour, hydrated ethanol is obtained with 4‐5% of water. The second phase consists 

of removing the water from the ethanol, which is achieved by an intermediate solvent (usually benzene), 

which separates the ethanol  from the water. Then said solvent  is  recovered,  leaving the dehydrated 

ethanol (with a purity of more than 99,8% by volume). 

Ethanol can be used as the only fuel, making modifications to the engines, or in mixtures with gasoline from 

10% to much higher mixtures such as the E‐85. The E‐85 is a fuel that contains up to 85% ethanol and only 

15% gasoline, which can be used in vehicles called FFV (Flexible Fuel Vehicle). The FFV are designed to be 

able to use gasoline and mixtures in any percentage up to a maximum of 85% ethanol. These vehicles are 

equipped with a  fuel sensor that detects  the ethanol/gasoline ratio and adapts the  injection and  ignition 

systems to the characteristics of the mixture. These vehicles are available in the market in some countries 

such as the United States, Brazil or Sweden.  

In some countries  it  is preferred to use mixtures of ethanol with gasoline after transforming ethanol  into 

ethyl  tertiary butyl ether  (ETBE). The ETBE  is  the main product of  the reaction  involving one molecule of 

ethanol and one of isobutene, which is equivalent to using one ton of isobutene and 0,8 Tm of ethanol to 

obtain 1,8 Tm of ETBE. ETBE is an alternative to MTBE (methyl tertiary butyl ether), which is obtained from 

petroleum and is used as an improver of gasoline. ETBE has an octane number and a calorific value slightly 

higher than MTBE, and its manufacturing yield, from isobutene, is also higher. 

 

 

 

Page 105: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 4. Energy crops and biofuels production 104

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

 

 

 

The ETBE can be produced in the same facilities where MTBE is now obtained and in the EU countries it is 

accepted the incorporation of the ETBE as a gasoline improver up to a percentage of 10% without having to 

be made special marking, being its Employment fully accepted by car manufacturers. 

Taking into account that, to produce a litre of alcohol, approximately 3 kg of cereal or 10 kg of beet root are 

needed, and that the value that rainfed cereals are expected to have at the guarantee price in the near future 

(approx. € 12/kg) or that of type C beet (at the average price of € 0,02/kg), the price of the raw material to 

produce one litre of ethanol from cereals or beet would be € 0,36 or € 0,20, respectively. The impact of the 

cost of the ethanol production process on the final price of this product depends a  lot on the size of the 

distillery. 

For a distillery that produces 40 million litres per year, the variable costs could be set at € 0,102/l and those 

derived from the depreciation of the installation at around € 0,045/l. 

The production of ethanol from C‐type beet seems to be viable from the economic point of view, but the 

problem is the lack of security over the amount that would be produced annually of this type of beet. 

Given the large margin remaining for the production of ethanol, the price of C beet could increase to about 

€ 0,03/kg, which could increase farmers' interest in growing beets outside the quota authorized for sugar 

production. On the other hand, beet crops for the production of ethanol could use some of the varieties of 

high sugar production that are not marketed because they have a poor performance in crystallized sugar, but 

that could be a good raw material for the production of ethanol. 

   

64% Isobutene + 36% Methanol ‐> MTBE 

55% Isobutene + 45% Ethanol ‐> ETBE 

Page 106: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 4. Energy crops and biofuels production 105

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

   

4.2.4.   BIOFUELS AND REDUCTION OF GREENHOUSE GAS EMISSIONS (GHG) 

The  use  of  biofuels  instead  of  fossil  fuel  means  a  reduction  in  the  entire  life  cycle  of  greenhouse  gas 

emissions. The  reduction obtained depends on each production process and  can be calculated using  the 

methodology established in Directive 28/2009 on Renewable Energy, and using harmonized calculation tools. 

The European bioethanol employers' association reports on the latest data confirming that in 2016, 70% of 

average savings in GHG emissions were exceeded due to the use of bioethanol (produced with European raw 

materials)  compared  to  fossil  fuels. Regardless of  the actual  values  that  can be calculated  for each  case, 

Directive 28/2009  recognizes  levels  of  reduction of  greenhouse  gas  emissions  applicable  generically  to  a 

series of common biofuel production processes. 

 (*) Excluding animal oil produced by animal by‐products classified as Category 3 material  in accordance with Regulation  (EC) nº 

1774/2002 of the European Parliament and of the Council of 3 October 2002, by which the sanitary norms applicable to animal 

by‐products not destined for human consumption are established. 

 

Typical values  (1) and default values  (2)  for biofuels produced without net  carbon emissions due  to changes in land use. 

Biofuel production process Reduction of GHG emissions (1) 

Reduction of GHG emissións (2) 

Sugar beet ethanol  61%  52% 

Wheat ethanol (process fuel not specified)  32%  16% 

Wheat ethanol (lignite as process fuel in cogeneration facilities)  32%  16% 

Wheat ethanol (natural gas as process fuel in conventional boiler)  45%  34% 

Wheat ethanol (natural gas as a process fuel in cogeneration plants)  53%  47% 

Wheat ethanol (straw as a process fuel in cogeneration facilities)  69%  69% 

Corn ethanol, community production (natural gas as process fuel in cogeneration facilities) 

56%  49% 

Ethanol from sugarcane  71%  71% 

Part of ethyl‐tert‐butyl ether from renewable sources (ETBE) Same as ethanol 

production Same as ethanol 

production 

Part of tert‐amyl ethyl ether from renewable sources (TAEE) Same as ethanol 

production Same as ethanol 

production 

Rapeseed biodiesel  45%  38% 

Sunflower biodiesel  58%  51% 

Soybean biodiesel  40%  31% 

Biodiesel from palm oil (process not specified)  36%  19% 

Biodiesel from palm oil (process with capture of methane in the mill)  62%  56% 

Biodiesel from used oils of vegetable or animal origin (*)  88%  83% 

Rapeseed vegetable oil treated with hydrogen  51%  47% 

Sunflower vegetable oil treated with hydrogen  65%  62% 

Palm oil treated with hydrogen (process not specified)  40%  26% 

Vegetable palm oil treated with hydrogen (process with capture of methane in the mill) 

68%  65% 

Pure vegetable oil of rapeseed  58%  57% 

Biogas produced from urban organic waste as compressed natural gas  80%  73% 

Biogas produced from wet manure as compressed natural gas  84%  81% 

Biogas produced from dry manure as compressed natural gas  86%  82% 

Page 107: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSModule 4. Energy crops and biofuels production 106

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

Typical values (1) and default values (2) estimated for future biofuels that were not or were only in negligible quantities on the market in January 2008, produced without net carbon emissions due to changes in land use. 

Biofuel production process Reduction of GHG emissions (1) 

Reduction of GHG emissions (2) 

Ethanol from wheat straw  87%  85% 

Ethanol from wood waste  80%  74% 

Ethanol from cultivated wood  76%  70% 

Fischer‐Tropsch diesel from wood waste  95%  95% 

Fischer‐Tropsch diesel from cultivated wood  93%  93% 

Dimethyl ether of wood waste (DME)  95%  95% 

DME of cultivated wood  92%  92% 

Methanol from wood waste  94%  94% 

Methanol from cultivated wood a  91%  91% 

Part of methyl‐tert‐butyl ether from renewable sources (MTBE)  Same as methanol production 

Same as methanol production 

 

 

(1) The  typical  value  is  the  estimation  of  the  reduction  of  representative  GHG  emissions  in  a  particular 

process of biofuel production. This value can be used by Member States when calculating the net reduction 

of GHG emissions resulting from the use of biofuels that should be included in the EC report on progress in 

the use of energy from renewable sources. 

(2)  The  default  value  is  derived  from  a  typical  value  by  applying  predetermined  factors  in  order  to  set 

conservative thresholds compared to normal production processes. It is the one that the economic operators, 

in the circumstances specified in the Directive 28/2009, can use instead of a real value. 

 

Source: https://www.idae.es/tecnologias/energias‐renovables/uso‐termico/biocarburantes 

 

Page 108: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSBibliographical references & sources 107

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

   

Part I. THEORETICAL CONTENTS  

Bibliographical references & sources 

Page 109: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

THEORETICAL CONTENTSBibliographical references & sources 108

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

Agencia extremeña de la energía. “Cultivos energéticos en Extremadura” 

Madrimasd (2004) Biocarburantes líquidos: biodiésel y bioetanol. 

Antonio Valero, Fernando Sebastián, Javier Royo y Jesús Pascual‐  Grupo de Investigación de Biomasa de CIRCE. “Cultivos energéticos”. 

Ana Luísa Diogo Ferreira. Coimbra, July, 2015). “Energy crops: Biomass production and Bioenergy”.  

Ana Luís de Matos Marques. Technical University of Lisbon (2015) “Energy Use of Biomass in Portugal Tratolixo study case”. 

Departamento de Agricultura y Alimentación‐ Centro de transferencia agroalimentaria‐ Gobierno de Aragón (2007).”Informaciones Técnicas: El cultivo del girasol”  

IDAE (2007) “Biomasa: Cultivos energéticos”. 

Encrop (2009) Energy from field energy crops – a handbook for energy producers. 

ECAS (2007) Cultivos energéticos en el espacio atlántico. 

IICA (2007) Biocombustibles. 

Mª José Núñez García y Pablo García Triñanes (Dpto de Ingeniería Química, ETSE, Universidad de Santiago de Compostela. “BIOCOMBUSTIBLES: Bioetanol y Biodiesel” 

https://www.idae.es/tecnologias/energias‐renovables/uso‐termico/biocarburantes 

https://ec.europa.eu/commission/sites/beta‐political/files/fourth‐report‐state‐of‐energy‐union‐april2019_en_0.pdf 

https://ec.europa.eu/energy/en/topics/renewable‐energy/biomass 

www.euforgen.org/publications.html 

https://www.agroptima.com/es/blog/siembra‐de‐la‐colza/# 

http://www.empresaagraria.com/seis‐consejos‐basicos‐llevar‐adelante‐cultivo‐colza/Autor: Servicio Agronómico de Pioneer 

http://biofuelpark.com/ethanol‐crops/ 

www.idae.es 

www.bioplat.org 

www.biogas3.eu 

www.energias‐renovables.com 

www.ec.europa.eu 

www.economiacircular.org 

www.sostenibilidad.com 

OTROS ENLACES 

www.ipcc.ch  www.aebiom.org  

www.ieabioenergy.com/   www.globalbioenergy.org 

www.eia.doe.gov/oiaf/aeo/  www.rhc‐platform.org 

www.bp.com/centres/energy/world_stat_rev/oil/reserves.asp www.eubia.org 

www.bioenergyinternational.org  www.worldbioenergy.org 

www.avebiom.org  www.eurobserv‐er.org 

Page 110: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

PRACTICAL RESOURCES FOR TEACHERSANNEXES 109

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

   

Part II.  PRACTICAL RESOURCES FOR TEACHERS

ANNEXES 1, 2 y 3

Page 111: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

PRACTICAL RESOURCES FOR TEACHERSANNEXES 110

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

 

 

 

 

 

 

Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057  

 

STRUCTURED TRAINING COURSE    “ON RURAL BIOENERGY”  

SUPPORT MATERIAL FOR TEACHERS  

AND FOR LONGLIFE LEARNING 

 

INTELLECTUAL OUTPUT 2 (IO2) 

  ANNEX 1 PRACTICAL EXAMPLES FOR CASE STUDIES 

    

 This publication only reflects the author’s point of view and the 

Commission is not responsable for the use that can be made of it. 

Page 112: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

PRACTICAL RESOURCES FOR TEACHERSANNEX 1. PRACTICAL EXAMPLES  111

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

 

1. Biogas plant Nová Ves nad Žitavou, Slovakia 

2. Biogas plant Humenné (Agrokomplex s.r.o.), Slovakia 

3. 2 MW Biogas combined heat and power plant, Bulgaria 

4. 1 MW biogas combined heat and power plant, Bulgaria 

5. 15 MW biomass plant from Miajadas (Cáceres) Spain 

6. 30 MW biomass plant, Sangüesa, (Navarra) Spain  

7. 16 MW biomass plant Briviesca, (Burgos) Spain  

8. BIOENERGISA ‐ A Pedagogical Field of plants for Energy Crops (Lisbon) Portugal 

9. DISTRICT HEATING (Soria) Spain 

10. DISTRICT HEATING (Valladolid) Spain 

11. A small scale short supply chain producing heating energy,          (Tuscany), Italy 

12. A wood chip boiler to heat 160 apartments, in Cutigliano  (Abetone) Italy 

 

   

Page 113: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

PRACTICAL RESOURCES FOR TEACHERSANNEX 1. PRACTICAL EXAMPLES  112

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

The  biogas  plant  is  built  according  to  the  BIOTEC,  s.r.o.  technology.  Biogas  is  produced  by  wet 

fermentation  from  organic matter  produced  by  agricultural  production.  The  biogas  produced  is  then 

combusted in a cogeneration unit to produce electric and thermal energy. 

     Basic characteristics 

Putting into operation: 2013. 

Cogeneration unit: BHKW JMS 416. 

The electrical output of the BHKW JMS 416: 999 kW. 

Heat output: 900 kW. 

Gas tank volume: 3000 m3. 

Input material: silage maize (15.000 Tm/year) and 

beet cuts + biodegradable waste (5.000 Tm/year). 

Total input biomass: 20.000 Tm/year. 

In the biogas plant, anaerobic digestion occurs through the conversion of biomass (maize silage, beet cuts) 

without  air  access,  by means  of methanogenic  bacteria  in  fermentation  tanks  to  produce  biogas  and 

fermentation remains (digestate), which is pumped into an open end storage, where it is exported after 

the statutory storage period on farmland, where it is used as a valuable organic fertilizer. Output from the 

cogeneration unit  is electricity supplied to the public grid, and heat, part of which  is used to heat the 

fermentation tanks, and the remainding serves as a heat source for central heating. 

 

❶   Biogas plant Nová Ves nad Žitavou, Slovakia 

Page 114: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

PRACTICAL RESOURCES FOR TEACHERSANNEX 1. PRACTICAL EXAMPLES  113

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

    Technical parameters of the cogeneration unit 

Number of engines:  1 

Manufacturer / Type:   GE JENBACHER, JMS 416 GS  

Design:   Four‐stroke biogas 

Number of cylinders:   20  

Engine speed:   1.500 min‐1  

Fuel:   Biogas  

Performance P (total):   1.899 kW  

Type:   synchronous  

Frequency:   50 Hz  

Power P (electric):   max. 999 kW at 1.500 x min‐1   

    Capacity of the BHKW JMS 416 cogeneration unit 

 

    Consumption of input materials 

  Quantity Tm/year   Quantity Tm/year

Maize silage  15.000 Digestate  10.000 

Beet cuts + biodegradable waste    5.000 

TOTAL  20.000  TOTAL  10.000 

i.e. 54,80 Tm/day    i.e. 27,40 Tm/day    

    Benefits 

Production of energy for own consumption and supply to the public electricity grid. 

Heat production for central heating. 

Use of the digestate as fertilizer. 

Avoiding of gas leakage, mainly from stored organic fertilizers. 

CO2 neutral energy production. 

Avoiding natural methane leakage (greenhouse gas) and nitrogenous substances. 

Disposal and recovery of problematic organic waste. 

Use of local resources. 

Recovery of waste.  

Power output: electric  999 kW  

Power output: thermal  900 kW  

Gas tank volume  3.000 m3 

Generator  GE JENBACHER, JMS 416 GS  

Operating voltage  400V +/‐ 10%  

Nominal frequency  50Hz +/‐ 2%  

Type of voltage  AC/DC (TN‐C‐S) 

Thermal efficiency  43%  

Loss: up to  20%  

Annual operating time  8.030 hours  

Page 115: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

PRACTICAL RESOURCES FOR TEACHERSANNEX 1. PRACTICAL EXAMPLES  114

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

  

 

 

 

 

 

 

 

Agrokomplex s.r.o. was founded on July 28, 2003.  

Main activities of the farm: 

•   Pig breeding. 

•  Bovine fattening. 

•   Livestock farming – milk production.  

•   Growing of agricultural crops. 

•   Production of compound feeds. 

 

The  biogás  plant  for  the  use  of  renewable energy  sources was  built  inside  the  farm  complex. 

Biogas is produced by wet fermentation from organic 

matter  produced  by  agricultural  production  of  the 

farm. The resulting biogas is subsequently burnt in a 

cogeneration  unit  for  the  purpose  of  producing 

electrical and thermal energy. The by‐product of the 

biogas  plant  is  an  organic  fertilizer‐  digestate.  The 

fertilizer is used within the farm. Heat, which is not 

consumed in its own biogas process, is further used 

for  heating  of  fermenters  and  the  main  operating 

building. 

Start of construction  October 2011  

Start of operation  March 2012  

End of service  min. 2027  

 

 

❷   Biogas plant Humenné, Agrokomplex, s.r.o, Slovakia 

Page 116: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

PRACTICAL RESOURCES FOR TEACHERSANNEX 1. PRACTICAL EXAMPLES  115

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

The operation of  the biogas plant  is  fully automatic. The operator must perform only  substrate 

loading (approx. 0,5 hour per day) and carry out inspections and maintenance of the equipment 

(approx. 0,5 hour per day). Operational security assumes the use of only 1 worker. 

In  normal  operation,  the  biogas  plant  is  completely  independent  of  external  heat  and  power 

supplies. 

In the future, it is planned to utilise the produced heat for central heating of some buildings in the 

agricultural area. 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  

 

 

Biogas is produced by fermenting input substrates 

(renewable sources) in reactors: 

in the main prismatic ‐ 2x 

in a turbofermenter

 

The utilization volume of one fermenter is 2.500 m³. 

 

 

 

 

Page 117: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

PRACTICAL RESOURCES FOR TEACHERSANNEX 1. PRACTICAL EXAMPLES  116

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

    Performance parameters          Annual energy parameters 

Actual electric power  999 kW   Total usable energy production  20.199.869 kWh 

Thermal output  587 kW   Electricity production    8.382.946 kWh 

Electrical efficiency   41,5%   Heat power generation    4.928.768 kWh 

Thermal efficiency  24,4%   Own electricity consumption       287.963 kWh 

Losses  34,1%   Production of efective heat    3.677.453 kWh 

Annual operating time  8.395 h  

Own heat consumption for fermentation 

  1.251.315 kWh 

Heat losses    6.888.155 kWh  

Summary 

One of the most modern biogas stations. 

The fermenters, machine room as well as control rooms are in one unit. 

2 x 2.500 m3 fermenters. 

1 cogeneration unit = 24 MW/24 hrs. 

Daily feeding of fermenters, an average consumption of 34 tonnes of silage and 20 m3 of manure per 

1 cogeneration. 

High quality sawing has achieved the high quality of silage, thus less amounts of silage are needed. 

The output material‐ digestate‐ serves as a good fertilizer; it is planned to be further processed into 

solid fuel in the form of granules for sale. 

The  biogas  plant,  in  addition  to 

electricity  production,  also  produces 

heat  for  central  heating  of  its  own 

premises (grain drying, granulation). 

Biogas  station  is  very  quiet  with 

minimal  smell  (office  block  is  only  a 

few meters from the biogas station). 

   

Page 118: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

PRACTICAL RESOURCES FOR TEACHERSANNEX 1. PRACTICAL EXAMPLES  117

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

 

Biogás combined heat and power plant which generates slightly over 2.000 kW of electrical power and 

almost 2,300 kW of thermal power. The total energy efficiency of the system is 89,3%, the sum total of 

41,9% electrical efficiency and 47,4% thermal efficiency.  

The thermal energy is delivered in the form of hot water, which is then used in the biogas production 

process, for the sanitation of the animal wastes before they enter the anaerobic digestor, and also for hot 

water and space heating of the nearby buildings. The electricity is used on site, and the excess quantity is 

sold to the grid. 

Cogeneration  plants  are  capable  of  reaching  total  energy  efficiency  of  up  to  96%,  but  the  higher 

percentage must not be a goal by itself. In this case the engineering design with a total efficiency of 89,3% 

reflects  the optimal  technical and economic balance between  the energy needs of  the consumer,  the 

available raw materials, and the energy prices. 

The raw materials  in this biogas plant are the following agri‐food wastes: pig manure, slaughterhouse 

wastes, blood, sugar beet by‐products, and corn silage. The animal origin wastes are thermally treated 

before they are loaded in the anaerobic digestion system in order to destroy possible pathogens. 

 

The chemical composition of the biogas obtained from these raw materials and proportions consists of 

around 55% CH4 content, slightly  less than 45% CO2 content and small quantities of other compounds 

such as H2S.  

    Technical and performance parameters 

Electrical power    2.000 kW  

Thermal power  2.300 kW  

HRT (Hydraulic Retention Time)  50 days 

Operating hours per year  around 8.000 h 

Produced electric energy  more than 16.000.000 kWh/year  

Self‐consumption percentage  8‐10 %  

Power output  Thermal generator 

Electrical efficiency  41,9% 

Thermal efficiency  47,4% 

 

 

 

The approximate quantities of the raw materials are: 

Pig manure: more than 100.000 Tm/year  

Slaughterhouse waste: more than 700 Tm/year 

Blood: more than 200 Tm/year 

Sugar beet by‐products: more than 20.000 Tm/year 

Corn silage: more than 30.000 Tm/year 

❸   Planta biogás 2 MW combinada de calor y electricidad, Bulgaria 

Page 119: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

PRACTICAL RESOURCES FOR TEACHERSANNEX 1. PRACTICAL EXAMPLES  118

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

A biogas cogeneration plant generating more than 1.000 kW of electrical power, and more than 1.100 kW 

of thermal power. The total energy efficiency is 90,7%, the sum total of 39,4% electric efficiency and 51,3% 

thermal efficiency, reflecting the optimal technical and economic balance of the project. 

The raw materials for the production of biogas are agri‐food wastes mainly of animal origin: manure from 

pigs, cattle and chicken, milk whey and slaughterhouse waste, and olive oil waste. 

The chemical composition of the biogas produced from the particular quantities and proportions is around 

60% CH4 (higher than in Case Study 1), slightly less than 40% CO2 and small quantities of other gasses such 

as H2S. 

 

    Technical and performance parameters 

Electrical power    1.000 kW  

Thermal power  1.100 kW  

HRT (Hydraulic Retention Time)  38 days 

Operating hours per year  around 8.000 h 

Produced electric energy   around 8.000.000 kWh/year  

Self‐consumption percentage  8‐10 %  

Power output   Thermal generator 

Electrical efficiency  39,4% 

Thermal efficiency  51,3% 

 

   

The approximate annual quantities of the raw materials are: 

Pig manure: more than 40.000 Tm/year  

Poultry litter: more than 10.000 Tm/year  

Cattle liquid manure: around 2.000 Tm/year  

Milk whey: more than 9.000 Tm/year  

Slaughterhouse waste: more than 5.000 Tm/year  

  Olive oil waste: around 3.000 Tm/year  

❹   1 MW biogás combined heat and power plant, Bulgaria 

Page 120: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

PRACTICAL RESOURCES FOR TEACHERSANNEX 1. PRACTICAL EXAMPLES  119

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

 

15 MW plant capable of operating with different types of biomass. It was the first in Europe prepared to 

use two types of raw material (herbaceous and woody), which allows to diversify the fuel supply. It was 

developed as an R & D project in collaboration with companies and technology centers in Spain, Finland 

and Denmark, with the support of the VII Framework Program of support for EU research. 

 

https://www.acciona‐energia.com/es/areas‐de‐actividad/otras‐

tecnologias/biomasa/instalaciones‐destacadas/planta‐de‐biomasa‐de‐miajadas/ 

Pant located in Navarra and operational since 2002. The biomass plant was a pioneer in southern Europe 

and, since  its  launch  in 2002, has constituted an  international benchmark on  the possibilities of using 

biomass for biomass generation of electricity. 

 

https://www.acciona‐energia.com/es/areas‐de‐actividad/otras‐

tecnologias/biomasa/instalaciones‐destacadas/planta‐de‐biomasa‐de‐sangueesa/ 

 

General information  Main aspects

Situation: Miajadas. Cáceres. Spain. 

First European plant that operates with herbaceous (corn) and ligneous biomass (pruning and forest remains). 

Average annual production of 128 GWh, equivalent to the demand of 40.000 households. 

Power:  15 MW. 110.000 tons of biomass consumed per year. 

Technology:  Thermal generation from herbaceous and woody biomass. 

123.000 tons of CO2 per year avoided. 

Start‐up:  2010. Creation of added value in rural areas.  

Logistic system that ensures the supply of raw material. 

Property: ACCIONA Energy. Monitoring, control and management of waste and emissions. 

General information  Main aspects

Situation: Sangüesa, Navarra. Spain. Average annual production of 200 GWh, equivalent to the demand of some 60.000 households. 

Coverage of 5% of the electricity demand in Navarra. 

Power:  30,2 MW. 160.000 tons of cereal straw consumed per year. 

Technology: Thermal generation from cereal straw. 

192.000 tons of CO2 per year avoided .  

Creation of added value in rural areas.

First biomass plant installed by ACCIONA. 

Start‐up:  2002. Pioneer in southern Europe when it was launched. 

Property: ACCIONA Energy. Satisfactory performance after more than 10 years of entry into service. 

❺   15 MW biomass plant from Miajadas, (Cáceres) Spain 

❻   30 MW biomass plant from Sangüesa, (Navarra) Spain 

Page 121: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

PRACTICAL RESOURCES FOR TEACHERSANNEX 1. PRACTICAL EXAMPLES  120

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

Plant able to meet the electricity demand of 40.000 homes. ACCIONA Energy connected the Biomass Plant 

of  Briviesca  (Burgos)  to  the  network  in  September  2010.  This  was  the  start  of  an  installation  that 

symbolized the introduction of new energy technologies of organic origin in the eminently agricultural 

environment of Castilla y León. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

https://www.acciona‐energia.com/es/areas‐de‐actividad/otras‐

tecnologias/biomasa/instalaciones‐destacadas/planta‐de‐biomasa‐de‐briviesca/ 

General information  Main aspects

Situation: Briviesca, Burgos. Spain. Implantation of pioneer innovative technology in the territory. 

Average  annual  production  of  128  GWh,  equivalent  to  the demand of 40.000 households. 

Power:  16 MW. 102.000 tons of cereal straw consumed per year. 

Technology: Thermal generation from herbaceous biomass. 

123.000 tons of CO2 per year avoided. 

Creation of added value in rural areas.  

Logistic system that ensures the supply of raw material. 

Start‐up:  2010. Monitoring, control and management of waste and emissions. 

Property: ACCIONA Energy (85%) and EREN – Energy Agency of Castilla y León (15%). 

Creation of about 100 stable direct and indirect jobs. 

❼   16 MW biomass plant from Briviesca, (Burgos) Spain 

Page 122: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

PRACTICAL RESOURCES FOR TEACHERSANNEX 1. PRACTICAL EXAMPLES  121

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

  

ISA was one of the pioneers in Portugal in the study 

of  the use of biomass  for energy purposes, having 

today  experience  and  research  results  in  this  area 

and  related  areas,  as  well  as  infrastructures  that 

allowed  it  to  install  a  field  of  demonstration  of 

energy plants.  

BIOENERGISA  is  a  field  of  dissemination  and 

pedagogical  experience  on  plants  that  can  be 

cultivated  and  transformed  to  produce  energy  or 

biofuels. This pedagogical field is aimed at students, 

teachers,  agricultural  and  forestry  entrepreneurs 

and the general public. 

Bioenergisa  presents  a  collection  of  annual  and 

perennial bioenergy plants divided  into  four major 

groups  (for  each  of  the  groups  the  different 

conversion processes and characteristics of the potential final products are mentioned): 

1. Rapidly growing forests: in this field particular attention is given to fast‐growing forest species (eg. eucalyptus, poplar, willow, elm, alder and paulownia), installed in very tight compasses where biomass accumulated over time and its surf. 

2. High yield herbaceous plants: high productivity herbaceous species in aerial biomass that can be used as solid fuels such as Miscanthus, sp., elephantgrass (Pennisetum purpureum), red canary grass (Phalaris arundinacea) y caña (Arundo donax). 

3. Oil‐bearing plants: oil‐producing species that can be used as raw material for oil extraction and biodiesel production, such as castor, rape, sunflower, thistle, jatropha and soy. 

4. Sugar producing plants: plants producing  carbohydrates:  carbohydrate or  inulin accumulating species  that  can  be  used  as  feedstock  for  the  production  of  bioethanol  such  as  sugar  beet, sorghum, tupinamo (Helianthus tuberosus, L.), sugar cane and winter cereals. 

This project also has the collaboration of some external entities, such as the Polytechnic University of 

Madrid, the Institute of Grassland and Environmental Research and the Forestry Association of Galicia. 

 

 

 

http://www.isa.ulisboa.pt/proj/enerwood/bioenergisa 

 

 

❽   BIOENERGISA. A pedagogical field of plants for energy crops, (Lisbon) Portugal 

For appointment of visits, please contact:Jorge  Gominho.  Higher  Institute  of  Agronomy  (ISA).  Center  for  Forest  Studies.  Department  of  Forest Engineering. LISBON‐ Portugal. Email: [email protected]         Phone. +351 21 365 33 78 / Fax: +351 21 365 31 95 

Page 123: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

PRACTICAL RESOURCES FOR TEACHERSANNEX 1. PRACTICAL EXAMPLES  122

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

This district heating facilitates the service of heating and domestic hot water in the city of Soria, saving 

the emission of 7.850 tons of CO2 per year by eliminating the emissions of community gas and oil boilers 

from the neighbours attached to the network.  

The plant (about 800 m2) houses a room with two biomass boilers with their corresponding cyclones and 

filters,  6.000  thermal  kilowatts  each  one,  3,8 meters  in  diameter  and  6 meters  high.  It  also  includes 

accumulators, inertial tanks, collectors, pumps and other installations to provide strictly thermal energy 

for heating and hot water. The building is completed with a chip deposit that nourishes the boiler room. 

An underground pre‐insulated pipe that transports water at 90ºC runs through the city. The latest addition 

to the thermal power plant is the 5.000 m3 inertia tank, which, together with a double pumping system, 

manages to bring heat to all points on the network. 

The biomass district heating of Soria, promoted by the local company Rebi, began operating in January 

2015 in the north and centre of the capital. In the second half of 2018, communities in the southern zone 

also began to receive heat from the biomass thermal power plant. The Network continues in constant 

evolution. The works of the third phase are beginning to proceed with the channeling and connection of 

new neighbourhoods.  

       

 

 

 

 

 

 

 

http://calorsostenible.es/soria.php   

Global data 

Start‐up: 2015. 

Investment of the project: 5 million euros. 

Heat power: 12 MW. 

Heating and hot water supply to a total of 8.000 homes and 16.000 people. 

Total length of the network: 30 km of double pipe. 

❾   District heating, (Soria) Spain 

Page 124: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

PRACTICAL RESOURCES FOR TEACHERSANNEX 1. PRACTICAL EXAMPLES  123

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

The distribution network of Heating and Hot Water has its origin in the Thermal Plant that the companies 

Rebi‐Cofely built in the University Campus Miguel Delibes in Valladolid. From the central installation parts 

a main conduit that is divided into branches under the streets to reach each of the buildings susceptible 

to adhesion. 

This thermal biomass plant provides heating and hot water service through biomass to 24 buildings of the 

University of Valladolid  (UVA), 3 buildings owned by  the City of Valladolid and 4 belonging  to  Junta de 

Castilla y León. 

Thermal energy flows through the pipes in the form of hot water at a temperature of 90ºC, reaches the 

boiler rooms of the 31 buildings and, through a small device called an exchanger that is placed in the room, 

the water  is  incorporated  into  the  own  circuits.  In  this way,  the  central  gas  or  diesel  boiler  is  off  but 

functional.  At  that  time,  the  change  from  a  fossil  fuel  to  a  renewable  one,  biomass,  with  the  same 

generation of heat as the current service. Parallel to the outgoing pipeline, the return pipe passes, which 

returns with cold water to the thermal power plant, both fully insulated to minimize heat loss in the 11,30 

km of network. It includes a system to detect leaks and breakdowns. Last generation, the entire circuit is 

monitored and connected to the remote management system. 

The  total expected consumption of  the whole network  is 22.069.734 kWh per year. The  total expected 

consumption of wood chips for the District Heating as a whole is 7.886 tons per year, of which UVA will 

consume 6.140 tons per year (77,87%), the municipality of Valladolid 183.74 tons per year (2,33%) and the 

Board, 1.561.43 tons per year (19,80%). 

Current approximate CO2 emissions to  the atmosphere reach 6.800 Tm CO2/year, of which UVA emits 

5.446 Tm CO2/year, the city hall 170 Tm CO2/year, and the Junta de Castilla y León 1.195 Tm CO2/year; 

the total avoided to the atmosphere is 6.800 Tm CO2/year, since the cycle of emissions of the biomass is 

neutral. 

http://calorsostenible.es/uva.php 

   

❿   District heating, (Valladolid) Spain 

Page 125: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

PRACTICAL RESOURCES FOR TEACHERSANNEX 1. PRACTICAL EXAMPLES  124

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

   

 

 

The Società Cooperativa Agricola Eco‐Energie, located in in the south of Tuscany, Italy, was established 

in order to protect the forestry landscape; to develop  an activity in the field of the green economy;  and 

to create new employment opportunities for the local population. The mission of the cooperative is to 

increase  the  cultivation  of  forestry,  in  an  innovative  way.  The  innovative  topic  of  this  cooperation 

experience is the production of local certified fuel from wood and the management of the whole supply 

chain, selling energy to the final consumers and, thereby, creating add value from wood and involving the 

local population in the maintenance of the landscape. 

The main threat to mountainous areas and forestry land is the relatively low commodity prices offered 

for lumber / timber on global markets in comparison to the costs of planting, maintaining and logging. In 

order to combat this challenge, ECOENERGIE have engaged, thanks to the cooperation, in the: 

Production and sale of traditional wood products including firewood and wooden poles. 

Engagement  in public procurement activities, especially  in  land maintenance  (civil engineering works, green management, cleaning of river banks). 

Management of heating plants. The cooperative manages a heating network and provides energy to a village and it has the capacity to heat a volume of 40.000 cubic meters. 

The  cooperative  is  also  involved  as  a  partner  in  a  number  of  projects  funded  through  the  Rural 

Development Programme within the Tuscany Region. 

  The quality of Wood chips 

The wood biofuels production of ECOENERGIE is submitted to the certification procedure for high quality products.  In further table we shows you the analytic report of main parameters, done from the lab of University of Padua, and the label of certification. 

Risultati delle analisi prodotte dal Laboratorio Analisi Biocombustibili – Università di Padova. 

CLASSIFICAZIONE  Classi  Valori  Unità

Classe dimensionale (P) (Dimensional class) P31,5  –  –

Contenuto idrico del campione tal quale (M) (water content) M25 23,2  % tal quale

Massa volumica sterica del campione tal quale (BD) (volumetric mass) BD200  245,0  kg/m3 stero

Contenuto in ceneri sul secco (A) (ashes content, % on dry) A1,0 0,83  % sul secco

Potere calorifico superiore sul secco (pcs0) (higher calorific power) – 19,83  MJ/kg

Potere calorifico inferiore stimato tal quale(pcim) (lower calorific power) – 13,65  MJ/kg

 

 

 

 

  A small scale short supply chain producing heating energy,   (Tuscany) Italy 

11

Page 126: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

PRACTICAL RESOURCES FOR TEACHERSANNEX 1. PRACTICAL EXAMPLES  125

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

  An example of heating network realized by ecoenergie 

 

This  plant  is  an  example  of  short  supply 

chain, using wood of local forestry farms and 

producing  heating  energy  for  local  public 

structures.  

The  cooperative  ECOENERGIE  manage  the 

whole chain from the wood chips production 

until  the  setting  up,  management  and 

maintenance of heating plant and network. 

 

 

 

 

 

 

   

General information  Main aspects

Situation:  Largo Champcevinel,  Rassina ‐ Comune di Castel Focognano.  Arezzo. Tuscany – Italy. 

Average consumption of Wood chips: 160 Tm/year. 

Heating network: 125 linears meters. 

Type of plant: Heating network using Wood chips. Number of real estates using heating: 4. 

Generator:  Boiler with a power of 540 kW and a maximum yield of 90,6%. 

Type and volumes of real estates: 

The main characteristics of the plant:  

• Nursery 1.845 m3. • Primary school 1.650 m3. • Secundary school 4.600 m3. • Municipal gym 8.125 m3. 

• boiler with automatic power supply, through a cochlea. 

•  combustion chamber with mobile grill. 

• lambda probe controlling air regulation.  

• automatic extraction of ashes. 

• heat meters calculating the production of heating energy. 

Total volume: 16.220 m3. 

Carbon oxide emission saved: 87 Tm/year. 

Fossil fuels saved (petrol equivalent Ton): 41,17 tep/year. 

Page 127: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

PRACTICAL RESOURCES FOR TEACHERSANNEX 1. PRACTICAL EXAMPLES  126

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

 

 

 

The  Boscolungo  condominium  is  located  along  the  SS  12  of  Abetone  and  Brennero  (Abetone  ‐  PT), 

Municipality of Cutigliano Abetone. It is a complex built in the seventies and consists of 5 buildings, each 

of them is 5 storey building. With a garage in the basement. Altogether there are 160 apartments each 

with an area of 50 m2 approx (total area 8.000 m2). The estimated volume to be heated amounts to 23.000 

m3, to which is added the access ramp of the garage. 

It is a tourist/residential complex that is not continuously inhabited, but has peaks of presences that are concentrated in two periods of the year: the first during the winter ski season (December ‐ March) and 

the second during the period summer (June‐September).

Especially in the first period the demand for heat for heating and domestic hot water is very high. The 

condominium falls in climate zone F with 4.130 degrees‐day (no limitation for heating systems. By virtue 

of the high thermal requirements, it was decided to replace the old diesel plant with a wood – chip boiler. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  Innovative technology across the whole chain 

The required fuel characteristics comply with the A2 and B1 quality classes of the ISO 17225‐4 standard.

The wood chip storage was built in reinforced concrete and was entirely buried in the garden in front of the  thermal plant.  It has been designed  to be easily accessible by means of  transport and has a wide 

opening that allows it to be filled adequately in its central part. The means of transport access the depot 

from a secondary and secluded roadway with respect to the entrance of the condominium and with a 

quick maneuver reverse the approximately 30 cubic meters of wood chips contained in their box. 

 

 

  A wood chip boiler to heat 160 apartments   in Cutigliano, (Abetone) Italy 

12

Page 128: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

PRACTICAL RESOURCES FOR TEACHERSANNEX 1. PRACTICAL EXAMPLES  127

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

    The 6‐meter diameter leaf spring extraction system channels the wood chips into the transport auger, which is connected to the loading auger by means of an intermediate safety cockpit, carries the wood chips and introduces it into the hearth.

The useful volume of the storage silo is 100 cubic meters and guarantees an operating autonomy of 90 MWh thermal equal to about 15 days.

Thermal accumulations for a total of 15.000 liters.

The plant was built by Etruria Energie srl of Arezzo who incurred all the expenses by signing a "Basic Energy 

Service" contract approved by the Assembly and signed by the condominium administration. 

The  supply  of  the chips was  carried  out  directly  by  Etruria  Energie  in  collaboration with  local wood companies. The design was carried out by the Erre Energie srl company of Tavarnelle in Val di Pesa (FI). 

A wood chip boiler was chosen for the construction of the new plant 

with three smoke passes with a combustion chamber, in refractory 

cement, with an underfed grid and a mobile post‐combustion grid for 

the evacuation of the ashes: 

    

   

  

Rated power  900 kW (M 45%). 

Operating temperature  110 °C allowed. 

Max T ° delivery allowed  95 °C. 

Return T °     65 °C. 

Maximum working pressure  6 bar. 

Water capacity  2.355 l. 

A Meister electrostatic filter, mod. 16.2R250‐240, was installed to remove dust in the combustion fumes. 

Gas volume to be treated at 4.600 Bm3/Ha 200 °C 

Max T ° working  220 °C. 

Dust content before the filter     <150 mg/Nm3 

Oxygen  <13% 

Dust content after filter  <15 mg/Nm3 

Max ash carbon content  10% 

Ash bin  240 l 

Page 129: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

PRACTICAL RESOURCES FOR TEACHERSANNEX 1. PRACTICAL EXAMPLES  128

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

  Certified emission values (O2 reference value at 13%): 

Primary particulate 15 mg/Nm3 

Carbon monoxide (CO) 280 mg/Nm3 

Nitrogen oxides (NOx) 400 mg/Nm3 

  Economic parameters 

A  look  at  the  economic  aspects.  The  installation  of  the  wood  chip  boiler  has  allowed  access  to  the 

incentives provided by the Thermal Account 2.0, with these economic results: 

Cost of the plant: 420.000 euros. 

Amount of financing on the thermal account: 218.700 euros (43.740 €/year). 

Average annual diesel consumption: 140.000 l. 

Energy demand (2015‐2016 thermal season data): 908 MWh. 

Annual production of CO2 from diesel oil (thermal season 2015‐2016): 240 Tm/year. 

Cost for heating and domestic hot water from diesel fuel (2016): 143 €/MWh IVA included. 

Annual consumption of wood chips (M30), replacement of diesel: 267 Tm/year. 

 

The replacement of diesel fuel with wood chips will allow a reduction in the emission of CO2 into the air 

for a quantity, net of the gray energy used for moving and transporting the material, estimated at 5% 

equal to about 228w,00 Tm/year.

From  the  "Basic  Energy  Service"  contract  signed  between  the  company  Etruria  Energie  srl  and  the 

Administration of the condominium Boscolungo the sale price was set at €114,70/MWh (VAT incl.) against €143/MWh (VAT incl.) of the amount referred to diesel for an expected savings is around 26.000 €/year.  

 

   

Page 130: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

PRACTICAL RESOURCES FOR TEACHERSANNEX 1. PRACTICAL EXAMPLES  129

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

 

 

 

 

 

 

Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057  

 

STRUCTURED TRAINING COURSE    “ON RURAL BIOENERGY”  

SUPPORT MATERIAL FOR TEACHERS  

AND FOR LONGLIFE LEARNING 

 

INTELLECTUAL OUTPUT 2 (IO2) 

  ANNEX 2 EXAMPLES FOR THE USE OF PROJECT BASED 

LEARNING METHOD 

   

This publication only reflects the author’s point of view and the 

Commission is not responsable for the use that can be made of it. 

 

Page 131: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

PRACTICAL RESOURCES FOR TEACHERSANNEX 2. EXEMPLES FOR THE USE OF PROJECT BASED LEARNING METHOD 130

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

The examples presented outline and describe in a general way an existing need and a final product or result 

to be developed; but several options could also be offered for the students to choose or even a participatory 

process could be carried out for the choice or determination of the topic by the students themselves on the 

subject. 

It is interesting as a way of introducing the work project to rely on some news or actual report appeared in 

the media, as current as possible related to the need or problem that the project tries to solve so that the 

objectives and activities to be developed are the most Realistic and motivating for everyone. 

As for the stages of development of the project and work methodology to be applied,  it  is described in a 

general way through the enumeration of the different tasks to be carried out. We do not go into detail some 

elements that structure the projects that must be developed by the teachers and by the students themselves, 

adapting the project to their own environment and work reality. We refer among others to: 

Work schedule or calendar. 

Action guidelines or special suggestions that can guide the work. 

Resources and material and technical resources. 

Human resources.  

Finally,  some  suggestions  are  given  on  how  the  groups  can  be  structured  and  on  possible  evaluation 

techniques,  such  as  simple  suggestions  in  order  to  facilitate  the  practical  application  of  the  proposed 

examples, but which can also be adapted to their own situation and learning environment. 

Below we propose several examples of possible PBL projects carried out following the premise of choosing 

a situation or problem that currently exists to which students will be given a solution by inquiring and 

developing a final product, focused on techniques of production and exploitation of the different existing 

biomass or bioenergy resources, we include below several examples of possible projects for the application 

of the Project‐Based Learning methodology: 

 

PBL EXAMPLE 1: “INFORMATION ON THE POSSIBILITIES OF USE OF ANIMAL AND VEGETABLE 

WASTE AS BIOENERGY” 

PBL EXAMPLE 2: “LOCATION OF BIOMASS, BIOGAS AND BIOFUELS PLANTS IN YOUR REGION” 

PBL EXAMPLE 3: “MODELS OF BIOGAS PLANTS” 

 

 

 

 

 

Page 132: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

PRACTICAL RESOURCES FOR TEACHERSANNEX 2. EXEMPLES FOR THE USE OF PROJECT BASED LEARNING METHOD 131

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

PBL EXAMPLE 1:                                                                                                       

“INFORMATION ON THE POSSIBILITIES OF USE OF ANIMAL AND 

 VEGETABLE WASTE AS BIOENERGY” 

 

❶ Guide on useful waste as bioenergy MOTIVATION, INDUCEMENT AND FINAL PRODUCT Which challenge, question or problem will moves us to act and learn? Which final product will be created?

Develop an informative guide on the different residues and agrifood by‐products existing in a certain geographical area (a region or a region) that may have an advantage as bioenergy and its possible uses. 

Detected need:  There is a great lack of knowledge about the use of biomass or bioenergy from waste in rural areas.  

TASKS 

Which tasks will be performed to achieve the final product? 

1. Make an inventory of agricultural, livestock, forestry, food industry activities that exist in the established area. 

2. Make an inventory of the different organic waste associated to those activities that due to their characteristics could potentially have this use as energy sources. 

3. Investigate the real possibilities of being used for energy production in existing plants in the same region, or by installing small plants in the agri‐food farms themselves. 

4. Investigate and describe the treatment or storage necessary at source for those uses. 5. Investigate the main environmental advantages and disadvantages of the energy use of this 

waste and make a brief report to include in the guide. 6. Design a model of informative sheet for each type of waste. 7. Collect photographs and images to illustrate the publication. 8. Develop the contents of the informative guide and design it. 

DISSEMINATION 

How can we make our project known inside and outside our educational centre? 

Each group will present their project once it is finished to the classmates and teachers involved in the PBL. The guide can be made known to farmers, trade unions and other related organizations, even they could be invited to the exhibition or presentation of the guide in the educational centre. 

 

 

Page 133: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

PRACTICAL RESOURCES FOR TEACHERSANNEX 2. EXEMPLES FOR THE USE OF PROJECT BASED LEARNING METHOD 132

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

❷  Competences and Currciculum COMPETENCES  Which competences does the project promote? 

Know  the  different  types  of  waste  of  biological  origin  of  agricultural,  forestry  and  food activities as well as associated energy uses. 

Understand  the  importance  of  proper  management  of  waste  derived  from  each  of  the activities in rural areas for its use as bioenergy. 

Understand  the  importance  of  using  Bioenergy  as  a  new  opportunity  for  sustainable economic development  in rural areas and a source of renewable energy that respects the environment more than conventional sources. 

Transversal or basic competences: ‐   Ability to learn to learn. ‐   Ability to investigate, relate, explore and compare. ‐   Capacity for initiative, leadership and entrepreneurial spirit. ‐   Motivation for quality and effort. ‐   Capacity for processing and management of information. ‐   Ability to solve problems and conflicts. ‐   Skill for cooperation and teamwork. ‐   Ability for interpersonal relationships. ‐   Capacity for analysis and synthesis. ‐   Critical reasoning ability. ‐   Ability to manage information through ICT. ‐   Linguistic and creative competences. 

ASSESMENT 

INITIAL EVALUATION to detect previous knowledge.  

RUBRIC OF EVALUATION of each one of the tasks that compose the project so that it serves them of  guide  and  stimulus  in  the  development  of  the  project.  In  them  you  can  see  the different degrees of performance of each task or competence. 

OBSERVATION OF THE TEACHER.  

❸  Resources and organization  RESOURCES  

Which people must be involved in the project? 

  

Which material resources are required in the project? Any special facility? 

  

Which CIT tools or services are required for the project? 

  

GROUPING 

How will you organize the students? How will you organize the space? We propose dividing the classroom into groups of approximately 5 students. Each participant of the group will develop a different role (coordinator, spokesperson, critic, editor, designer). Each group can develop an independent guide or can distribute the research work and the sections of the guide between the different groups by themes or sub‐areas within the established geographical area, so that each group does a different job and finally all the groups must coordinate themselves for the development of a single guide. 

 

Page 134: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

PRACTICAL RESOURCES FOR TEACHERSANNEX 2. EXEMPLES FOR THE USE OF PROJECT BASED LEARNING METHOD 133

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

PBL EXAMPLE 2:                                                                                                       

“LOCATION OF BIOMASS, BIOGAS AND BIOFUELS IN YOUR REGION”  

 

 ❶  Mapping out bioenergy plantsMOTIVATION, INDUCEMENT AND FINAL PRODUCT Which challenge, question or problem will moves us to act and learn? Which final product will be created? 

Prepare a list with the biomass, biogas and biofuel production and use facilities in a geographical area 

to be determined by the teacher and / or the students (a region or even the entire country) and a map with the location of the different plants.  

Detected need: 

There is a need of knowing bioenergy production centres exist in rural areas (biomass, biogas, biofuels producers in a region or country). 

TASK What do you have to do to get to the final product? 

1. Investigate and inventory bioenergy facilities of different types existing in the established area. 

2. Design a model sheet with the interesting data to collect from each installation. 

3. Develop a map in which the different plants are located with a legend code to indicate each type. 

4. Draw conclusions about the distribution of plants and the possibilities that different areas can open to farmers, ranchers, foresters and rural areas in general.

DISSEMINATION 

How can we make our Project known inside and outside our educational centre? 

Each group will present their project once completed to the classmates and professors involved in the PBL. The inventory can be made known to organizations related to the sector, they could even be invited to the exhibition or presentation of the guide in the educational centre. 

 

 

 

Page 135: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

PRACTICAL RESOURCES FOR TEACHERSANNEX 2. EXEMPLES FOR THE USE OF PROJECT BASED LEARNING METHOD 134

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

❷  Competences and Currciculum COMPETENCES  Which competences does the project promote? 

Understand the importance of using Bioenergy as a new opportunity for sustainable economic development in rural areas. 

Know the different types of production and energy use facilities (biomass, biogas and biofuels) that may be interesting for the agri‐food sector. 

Transversal or basic competences: ‐   Ability to investigate, relate, explore and compare. ‐   Capacity for initiative, leadership and entrepreneurship. ‐   Motivation for quality and effort. ‐   Linguistic and creative competence. ‐   Ability to learn to learn. ‐   Ability to process and manage information. ‐   Ability to solve problems and conflicts. ‐   Skills for cooperation and teamwork. ‐   Capacity for analysis and synthesis. ‐   Critical reasoning ability. ‐   Ability to manage information through new technologies. ‐   Ability for interpersonal relationships. 

ASSESMENT  EVALUATION  SHEET  of  each  of  the  tasks  that make  up  the  project  to  serve  as  a  guide  and 

encouragement in the development of the project. In them you can see the different degrees of performance of each task or competition. 

LEARNING DIARY carried out by students. 

OBSERVATION OF THE TEACHER. 

❸  Resources and organization  RESOURCES Which people must be involved in the project?   

Which material resources are required in the project? Any special facility?   

Which CIT tools or services are required for the project?   

GROUPING How will you organize the students? How will you organize the space? 

We propose  to divide  the classroom  into groups of  approximately 5  students. Each  component of  the group will develop a different role (coordinator, spokesperson, critic, designer). Each  group  can  develop  an  independent  inventory  and  finally  compare  the  results  of  the  different groups. Research and development work can also be distributed among the different groups by types of facilities  or  by  sub‐areas  within  the  established  geographical  area,  so  that  each  group  performs  a different job and finally all the groups must be coordinated for the preparation of the inventory and the map final. 

 

Page 136: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

PRACTICAL RESOURCES FOR TEACHERSANNEX 2. EXEMPLES FOR THE USE OF PROJECT BASED LEARNING METHOD 135

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

  

PBL EXAMPLE 3:                                                                                                       

“MODELS OF BIOGAS PLANTS” 

 

 

 

❶  Knowing biogas plants MOTIVATION, INDUCEMENT AND FINAL PRODUCT 

Which challenge, question or problem will moves us to act and learn? Which final product will be created?  

Design and develop small scale models of biogas  installations with their different components 

after first knowing the facilities through visits. 

Detected need: 

To a better knowing of  the  installations  it  is very  interesting to visit  them and try to build them by themselves in order to remember the different parts. 

 

TASKS 

What do you have to do to get to the final product? 

1. Conduct  visits  to  learn  about  some  biogas  production  and  exploitation  facilities  of different farms and dimensions. 

2. In groups make a general project determining the use, characteristics, dimensions and the type of installation to be designed. 

3. Make a sketch or drawing of the different parts of the plant. 

4. Choose and prepare the materials with which to reproduce the installation on a small scale. 

5. Make the model of the installation. 

6. Conduct a joint exhibition with the different models developed by groups. 

7. Conclusions.

DISSEMINATION 

How can we make our Project known inside and outside our educational centre? 

 Each group will explain the model developed to the rest of the classmates and teachers (involved in the project or other classrooms and levels of the center) during the session (s) of visits to the joint exhibition of models of biogas installations. 

Page 137: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

PRACTICAL RESOURCES FOR TEACHERSANNEX 2. EXEMPLES FOR THE USE OF PROJECT BASED LEARNING METHOD 136

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

❷  Competences and Currciculum 

COMPETENCES  

Which competences does the project promote? 

Understand  the  origin  and  formation  of  biogas  from  different  organic  waste  from  various agricultural, livestock or agri‐food industry activities. 

Understand in a basic way the processes for the production of biogas. 

Know the main parts that make up the production and energy use facilities of small and medium‐scale biogas interesting in rural farms in the agri‐food sector. 

Transversal or basic competences: ‐   Ability to investigate, relate, explore and compare. ‐   Capacity for initiative, leadership and entrepreneurship. ‐   Motivation for quality and effort. ‐   Linguistic and creative competence. ‐   Ability to learn to learn. ‐   Ability to process and manage information. ‐   Ability to solve problems and conflicts. ‐   Skills for cooperation and teamwork. ‐   Capacity for analysis and synthesis. ‐   Critical reasoning ability. ‐   Ability to manage information through new technologies. ‐   Ability for interpersonal relationships.  

ASSESMENT 

EVALUATION SHEET of each of the tasks that make up the project to serve as a guide and encouragement in the development of the project. In them you can see the different degrees of performance of each task or competition. 

OBSERVATION OF THE TEACHER.  

❸  Resources and organization RESOURCES 

Which people must be involved in the project?   

Which material resources are required in the project? Any special facility?   

Which CIT tools or services are required for the project?   

GROUPING 

How will you organize the students? How will you organize the space? 

We propose to divide the classroom into groups of between 3 and 5 students. All groups work with the same approach choosing themselves the type of installation to reproduce, organizing themselves the distribution of tasks and responsibilities within each group. 

 

Page 138: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

PRACTICAL RESOURCES FOR TEACHERSANNEX 3. FOR FURTHER LEARNING 137

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057  

 

STRUCTURED TRAINING COURSE    “ON RURAL BIOENERGY”  

SUPPORT MATERIAL FOR TEACHERS  

AND FOR LONGLIFE LEARNING 

 

INTELLECTUAL OUTPUT 2 (IO2) 

  ANNEX 3 FOR FURTHER LEARNING 

  

This publication only reflects the author’s point of view and the 

Commission is not responsable for the use that can be made of it. 

 

Page 139: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

PRACTICAL RESOURCES FOR TEACHERSANNEX 3. FOR FURTHER LEARNING 138

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

Global initiatives and organizations  

Global  Bioenergy partnership  (GBEP),  a world  forum  to develop  effective  policy  frameworks  to  promote sustainable biomass and bioenergy development. www.globalbioenergy.org 

Intergovernmental panel on Climate change https://www.ipcc.ch/ 

International Energy Agency https://www.iea.org/ 

IEA Bioenergy (to achieve a substantial bioenergy contribution to future global energy demands). 

www.ieabioenergy.com/  

The Global Methane Initiative (GMI)  

https://www.globalmethane.org/ 

World Biogas Association (WBA) 

https://www.worldbiogasassociation.org 

Bioenergy Europe 

https://bioenergyeurope.org/ 

Renewable Heating and Cooling 

http://www.rhc‐platform.org/ 

EUBIA, the European Biomass Industry Association 

http://www.eubia.org/ 

World Bioenergy Association 

https://worldbioenergy.org/ 

Eurobserver. The state of renewable energies in Europe 

https://www.eurobserv‐er.org/online‐database/ 

Spanish Biomass Association 

http://www.avebiom.org/en/ 

Institute for energy diversification and saving (Spain) 

https://www.idae.es/ 

Gas for Climate. Examples for how biogas is used around the world ‐ from the web 

1. World Economic Forum video on Pakistan’s public transport using fuel from dung 

https://www.weforum.org/agenda/2019/01/biogas‐guzzlers‐karachis‐public‐buses‐to‐run‐on‐cow‐poo/  

2. Denmark – injecting biomethane in the gas grid 

https://bioenergyinternational.com/biogas/denmark‐make‐100‐green‐transition‐gas‐grid‐2035 

 

Page 140: STRUCTURED TRAINING COURSE “ON RURAL …...RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 IO2 – STRUCTURED TRAINING

 

    

PRACTICAL RESOURCES FOR TEACHERSANNEX 3. FOR FURTHER LEARNING 139

RURAL BIOENERGY PROJECT Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057 

IO2 – STRUCTURED TRAINING COURSE “BIOENERGY IN RURAL AREAS”

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RURAL BIOENERGY: Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 

PROJECT 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057