energía de la biomasa
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Energía de la biomasa
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La energía de la biomasa es un tipo de energía renovable procedente del aprovechamientode la materia orgánica e inorgánica formada en algún proceso biológico o mecánico,generalmente, de las sustancias que constituyen los seres vivos (plantas, ser humano,animales, entre otros), o sus restos y residuos. El aprovechamiento de la energía de labiomasa se hace directamente (por ejemplo, por combustión), o por transformación en otrassustancias que pueden ser aprovechadas más tarde como combustibles o alimentos.1
No se considera como energía de la biomasa, aunque podría incluirse en un sentido amplio,la energía contenida en los alimentos suministrados a animales y personas, la cual esconvertida en energía en estos organismos en un porcentaje elevado, en el proceso de larespiración celular.
Motor Stirling, capaz de producir electricidad a partir del calor producido en la combustiónde la biomasa.
Contenido
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1 Origen de la energía de la biomasa 2 Biomasa y sus tipos
o 2.1 Natural o 2.2 Residual o 2.3 Biomasa seca y húmeda
3 Procesos de transformación de la biomasa seca 4 Procesos de transformación de la biomasa húmeda 5 Instalaciones de aprovechamiento de la energía de la biomasa 6 Energía de la biomasa en diversos países
o 6.1 En Alemania[3] 7 Véase también
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8 Bibliografía 9 Referencias
[editar] Origen de la energía de la biomasa
Una parte de la energía que llega a la Tierra procedente del Sol es absorbida por las plantas,a través de la fotosíntesis, y convertida en materia orgánica con un mayor contenidoenergético que las sustancias minerales. De este modo, cada año se producen 2·10 11 toneladas de materia orgánica seca, con un contenido de energía equivalente a 68000millones de tep (toneladas equivalentes de petróleo), que equivale aproximadamente acinco veces la demanda energética mundial.2 A pesar de ello, su enorme dispersión haceque sólo se aproveche una mínima parte de la misma. Entre las formas de biomasa másdestacables por su aprovechamiento energético destacan los combustibles energéticos (cañade azúcar, remolacha, etc.) y los residuos (agrícolas, forestales, ganaderos, urbanos, lodosde depuradora, plantas, etc.)
[editar] Biomasa y sus tipos
Artículo principal: Biomasa.
Se distinguen varios tipos de biomasa, según la procedencia de las sustancias empleadas,como la biomasa vegetal, relacionada con las plantas en general (troncos, ramas, tallos,frutos, restos y residuos vegetales,etc.); y la biomasa animal, obtenida a partir de sustanciasde origen animal (grasas, restos, excrementos, etc.).
Otra forma de clasificar los tipos de biomasa se realiza a partir del material empleado comofuente de energía:
[editar] Natural
Caldera de combustión de biomasa en una central térmica de 2 MW en Lübeck, Alemania.
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Es aquella que abarca los bosques, árboles, matorrales, plantas de cultivo, etc. Por ejemplo,en las explotaciones forestales se producen una serie de residuos o subproductos, con unalto poder energético, que no sirven para la fabricación de muebles ni papel, como son lashojas y ramas pequeñas, y que se pueden aprovechar como fuente energética.
Los residuos de la madera se pueden aprovechar para producir energía. De la mismamanera, se pueden utilizar como combustible los restos de las industrias de transformaciónde la madera, como los aserraderos, carpinterías o fábricas de mueble y otros materialesmás. Los “cultivos energéticos” son otra forma de biomasa consistente en cultivos oplantaciones que se hacen con fines exclusivamente energéticos, es decir, para aprovecharsu contenido de energía. Entre este tipo de cultivos tenemos, por ejemplo, árboles como loschopos u otras plantas específicas. A veces, no se suelen incluir en la energía de la biomasaque queda restringida a la que se obtiene de modo secundario a partir de residuos, restos,etc.
Los biocarburantes son combustibles líquidos que proceden de materias agrícolas ricas en
azúcares, como los cereales (bioetanol) o de grasas vegetales, como semillas de colza ogirasol de calabaza (biodiésel). Este tipo también puede denominarse como “cultivos
energéticos”. El bioetanol va dirigido a la sustitución de la gasolina; y el [biodiesel] trata desustituir al gasóleo. Se puede decir que ambos constituyen una alternativa a loscombustibles tradicionales del sector del transporte, que derivan del petróleo.
Briquetas obtenidas a partir de residuos de madera de haya, preparadas para combustión encalderas y chimeneas.
[editar] Residual
Es aquella que corresponde a los residuos de paja, aserrín, estiércol, residuos de mataderos,
basuras urbanas, etc.El aprovechamiento energético de la biomasa residual, por ejemplo, supone la obtención deenergía a partir de los residuos de madera y los residuos agrícolas (paja, cáscaras,huesos...), las basuras urbanas, los residuos ganaderos, como purines o estiércoles, los lodosde depuradora, etc. Los residuos agrícolas también pueden aprovecharse energéticamente yexisten plantas de aprovechamiento energético de la paja residual de los campos que no seutiliza para forraje de los animales.
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Los residuos ganaderos, por otro lado, también son una fuente de energía. Los purines yestiércoles de las granjas de vacas y cerdos pueden valorizarse energéticamente porejemplo, aprovechando el gas (o biogás) que se produce a partir de ellos, para producircalor y electricidad. Y de la misma forma puede aprovecharse la energía de las basurasurbanas, porque también producen un gas o biogas combustible, al fermentar los residuos
orgánicos, que se puede captar y se puede aprovechar energéticamente produciendo energíaeléctrica y calor en los que se puede denominar como plantas de valorización energética debiogas de vertedero.
[editar] Biomasa seca y húmeda
Según la proporción de agua en las sustancias que forman la biomasa, también se puedeclasificar en:
Biomasa seca: madera, leña, residuos forestales, restos de las industria maderera ydel mueble, etc.
Biomasa húmeda: residuos de la fabricación de aceites, lodos de depuradora,purines, etc.
Esto tiene mucha importancia respecto del tipo de aprovechamiento, y los procesos detransformación a los que se puede ser sometida para obtener la energía pretendida.
Autobús que emplea biocarburante obtenido de la soja.
[editar] Procesos de transformación de la biomasa seca
La energía contenida en la biomasa seca es más fácil de aprovechar, mediante procesostermoquímicos como la combustión, la pirólisis o la gasificación.1 El rendimientoenergético obtenido suele ser alto. En la tabla adjunta se indican los productos que se
obtienen en este aprovechamiento, entre los que destaca el calor (para calefacciones,calderas, etc), la electricidad obtenida (haciendo pasar vapor a gran presión por una turbina unida a un generador eléctrico), el vapor de agua caliente, o diversos combustibles(metanol, metano).
Combustión Pirólisis Gasificación
Calor, electricidad, vapor de agua Electricidad, metanol Combustibles diversos
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Rto: 65-95% Rto: 30-90% Rto: 65-75%
[editar] Procesos de transformación de la biomasahúmeda
En este caso se emplean procesos bioquímicos1 de transformación, con menor rendimientoenergético y tiempos de procesado más largos. Tienen más interés ecológico (muchas sonsustancias contaminantes) que el propio aprovechamiento energético.
Fermentación anaerobia Fermentación alcohólica
Metano (biogás) Etanol
Rto: 20-35% Rto: 20-25%
[editar] Instalaciones de aprovechamiento de la energíade la biomasa
Podemos encontrar desde instalaciones de pequeño tamaño para uso doméstico (chimeneasu hogares de leña), de tamaño mediano (digestores de residuos ganaderos en granjas), o degran tamaño (centrales térmicas que queman residuos agrícolas o forestales para obtenerelectricidad, o suministrar calefacción a un distrito o ciudad, etc.).
[editar] Energía de la biomasa en diversos países
[editar] En Alemania3
Es el mayor consumidor europeo de bioenergía, con el 16% del total de la UE-27, en 2007,lo que supone un consumo de 128 TWh, un volumen de negocio de 10.000 millones deeuros y el ahorro de más de 50 millones de toneladas de CO2 emitidas a la atmósfera. En2007 la energía de la biomasa representaba el 5% de la energía primaria total consumida,porcentaje que se espera incrementar hasta el 10% (en 2020) y el 15% (en 2030).
Fundamentalmente hay tres ramas o sectores:
Biomasas sólidas: 180 centrales térmicas producen 6600 millones de kWh de
electricidad (un 1,5% del total). Más de mil centrales térmicas suministran calor agrandes edificios, ciudades o comarcas; más de 80.000 hogares consumen bolitas demadera procedentes del procesado de restos forestales. Se cubre de este modo el 6%de las necesidades de calor.
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Automóvil de la marca Mercedes, con motor adaptado al consumo de biodiésel.
Biocombustibles: Se producen anualmente 4,2 millones de toneladas de biodiésel,más de la mitad de la producción mundial. Dos empresas producen medio millón demetros cúbicos de bioetanol a partir de biomasa, con un valor de 250 millones deeuros. Se cubre de este modo más del7% de las necesidades de carburantes.
Biogás. 3700 plantas productoras de biogás en vertederos y plantas industrialesproducen 22000 millones de kWh a partir de dicho gas, con una potencia eléctricainstalada de 1200 MW.
[editar] Véase también
Biocombustible Biomasa Bioetanol Biodiésel
[editar] Bibliografía
La energía de la biomasa. Francisco Jarabo Friedrich, José Fernández González.Sociedad Anónima de Publicaciones Técnicas, 1999. ISBN 84-86913-04-7.
Energía de la biomasa: realidades y perspectivas. Editores: Manuel Pineda,Purificación Cabello. Servicio de Publicaciones de la Universidad de Córdoba (España). Córdoba, 1998. ISBN 84-7801-463-2. lol xD
Energía de biomasa
La biomasa incluye la madera, plantas de crecimiento rápido, algas cultivadas,restos de animales, etc. Es una fuente de energía procedente, en último lugar, delsol, y es renovable siempre que se use adecuadamente.
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La biomasa puede ser usada directamente como combustible. Alrededor de lamitad de la población mundial sigue dependiendo de la biomasa como fuenteprincipal de energía. El problema es que en muchos lugares se está quemando lamadera y destruyendo los bosques a un ritmo mayor que el que se reponen, por lo
que se están causando graves daños ambientales: deforestación, pérdida debiodiversidad, desertificación, degradación de las fuentes de agua, etc.
También se puede usar la biomasa para prepara combustibles líquidos, como elmetanol o el etanol, que luego se usan en los motores. El principal problema deeste proceso es que su rendimiento es bajo: de un 30 a un 40% de la energíacontenida en el material de origen se pierde en la preparación del alcohol.
Otra posibilidad es usar la biomasa para obtener biogás. Esto se hace en depósitosen los que se van acumulando restos orgánicos, residuos de cosechas y otrosmateriales que pueden descomponerse, en un depósito al que se llama digestor.
En ese depósito estos restos fermentan por la acción de los microorganismos y lamezcla de gases producidos se pueden almacenar o transportar para ser usadoscomo combustible.
El uso de biomasa como combustible presenta la ventaja de que los gasesproducidos en la combustión tienen mucho menor proporción de compuestos deazufre, causantes de la lluvia ácida, que los procedentes de la combustión delcarbono. Al ser quemados añaden CO2 al ambiente, pero este efecto se puedecontrarrestar con la siembre de nuevos bosques o plantas que retiran este gas de laatmósfera.
En la actualidad se están haciendo numerosos experimentos con distintos tipos deplantas para aprovechar de la mejor forma posible esta prometedora fuente deenergía.
Biomasa
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Biomasa | Tipos de biomasa | Ventajas | Inconvenientes | Cultivos Energéticos | Procesos deconversión de la biomasa a energía | Aplicaciones | Biocombustibles | Normativa referente
a biocombustibles | Ayudas
Introducción
La biomasa es toda sustancia orgánica renovable de origen tanto animal como vegetal. Laenergía de la biomasa proviene de la energía que almacenan los seres vivos. En primerlugar, los vegetales al realizar la fotosíntesis, utilizan la energía del sol para formarsustancias orgánicas. Después los animales incorporan y transforman esa energía al
alimentarse de las plantas. Los productos de dicha transformación, que se consideranresiduos, pueden ser utilizados como recurso energético.
Desde principios de la historia de la humanidad, la biomasa ha sido una fuente energéticaesencial para el hombre. Con la llegada de los combustibles fósiles, este recurso energéticoperdió importancia en el mundo industrial. En la actualidad los principales usos que tieneson domésticos.
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En Europa, Francia es el país que mayor cantidad de biomasa consume (más de 9 millonesde toneladas equivalentes de petróleo (tep)) seguido de Suecia. España ocupa el cuartolugar dentro de esta listacon 3,6 millones de tep.
Los factores que condicionan el consumo de biomasa en Europa son:
Factores geográficos: debido a las condiciones climáticas de la región, las cualesindicarán las necesidades de calor que requiera cada zona, y las cuales podrán sercubiertas con biomasa.
Factores energéticos: por la rentabilidad o no de la biomasa como recursoenergético. Esto dependerá de los precios y del mercado energético en cadamomento.
Disponibilidad del recurso: este es el factor que hay que estudiar en primer lugarpara determinar el acceso y la temporalidad del recurso.
Tipos de biomasa
Existen diferentes tipos de biomasa que pueden ser utilizados como recurso energético.Aunque se pueden hacer multitud de clasificaciones, en esta monografía se ha escogido laclasificación más aceptada, la cual divide la biomasa en cuatro tipos diferentes: biomasanatural, residual seca y húmeda y los cultivos energéticos.
Biomasa NaturalEs la que se produce en la naturaleza sin ninguna intervención humana. El problemaque presenta este tipo de biomasa es la necesaria gestión de la adquisición ytransporte del recurso al lugar de utilización. Esto puede provocar que laexplotación de esta biomasa sea inviable económicamente.
Biomasa Residual (Seca y Húmeda)Son los residuos que se generan en las actividades de agricultura (leñosos yherbáceos) y ganadería, en las forestales, en la industria maderera y agroalimentaria,entre otras y que todavía pueden ser utilizados y considerados subproductos. Comoejemplo podemos considerar el serrín, la cáscara de almendra, el orujillo, las podasde frutales, etc.Se denomina biomasa residual húmeda a los vertidos llamados biodegradables, esdecir, las aguas residuales urbanas e industriales y los residuos ganaderos(principalmente purines).
Cultivos EnergéticosEstos cultivos se generan con la única finalidad de producir biomasa transformable
en combustible. Estos cultivos los podemos dividir en:o Cultivos ya existentes como los cereales, oleaginosas, remolacha, etc.o Lignocelulósicos forestales (chopo, sauces, etc.)o Lignocelulósicos herbáceos como el cardo Cynara cardunculuso Otros cultivos como la pataca
Dentro del Plan de Fomento de las Energías Renovables se contempla el aumentode 6.000 ktep de la utilización de la biomasa como fuente energética entre 1999 y
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2010. Este incremento se quiere conseguir con las ayudas económicas y otrosincentivos.
Ventajas
La utilización de la biomasa con fines energéticos tiene las siguientes ventajasmedioambientales:
o Disminución de las emisiones de CO2 Aunque para el aprovechamiento energético de esta fuente renovabletengamos que proceder a una combustión, y el resultado de la misma seaagua y CO2, la cantidad de este gas causante del efecto invernadero, sepuede considerar que es la misma cantidad que fue captada por las plantasdurante su crecimiento. Es decir, que no supone un incremento de este gas ala atmósfera.
o No emite contaminantes sulforados o nitrogenados, ni apenas partículas
sólidas.o Si se utilizan residuos de otras actividades como biomasa, esto se traduce en
un reciclaje y disminución de residuos. Canaliza, por tanto, los excedentesagrícolas alimentarios, permitiendo el aprovechamiento de las tierras deretirada.
o Los cultivos energéticos sustituirán a cultivos excedentarios en el mercadode alimentos. Eso puede ofrecer una nueva oportunidad al sector agrícola.
o Permite la introducción de cultivos de gran valor rotacional frente amonocultivos cerealistas.
o Puede provocar un aumento económico en el medio ruralo Disminuye la dependencia externa del abastecimiento de combustibles.
En la actualidad la tecnología aplicada a la biomasa está sufriendo un grandesarrollo.La investigación se está centrando en los siguientes puntos:
o En el aumento del rendimiento energético de este recursoo En minimizar los efectos negativos ambientales de los residuos
aprovechados y de las propias aplicacioneso En aumentar la competitividad en el mercado de los productoso En posibilitar nuevas aplicaciones de gran interés como los biocombustibles
Inconvenienteso Tiene un mayor coste de producción frente a la energía que proviene de los
combustibles fósiles.o Menor rendimiento energético de los combustibles derivados de la biomasa
en comparación con los combustibles fósiles.o Producción estacional
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o La materia prima es de baja densidad energética lo que quiere decir queocupa mucho volumen y por lo tanto puede tener problemas de transporte yalmacenamiento.
o Necesidad de acondicionamiento o transformación para su utilización.
Cultivos energéticosEl cultivo de estas plantas para el aprovechamiento energético es bastante discutido.En primer lugar porque la rentabilidad de estos cultivos no es muy grande. Y ensegundo lugar, por la posible competencia que podrían ejercer sobre los cultivostradicionales.
Una posible solución a este problema sería la utilización de cultivos acuáticos comoel jacinto de agua (Nimphaea sp.), que posee una de las productividades de biomasamás elevadas (un centenar de toneladas de materia seca por hectárea y por año).Otra posibilidad podría ser la utilización de ciertas algas microscópicas (micrófitos),
que tendrían la ventaja de permitir un cultivo continuo.
Pero dejando al lado estas cuestiones, nos centraremos en el proceso que sufrenestos cultivos y las diferentes aplicaciones que pueden tener.
Procesos de Conversión de la Biomasa en Energía
Existen diferentes métodos que transforman la biomasa en energía aprovechable,expondremos los dos métodos más utilizados en este momento, los termoquímicos ylos biológicos.
o Métodos termoquímicosEstos métodos se basan en la utilización del calor como fuente detransformación de la biomasa. Están muy desarrollados para la biomasaseca, sobretodo para la paja y la madera. Se utilizan los procesos de:
CombustiónEs la oxidación de la biomasa por el oxígeno del aire, en estareacción se libera agua y gas carbónico, y puede ser utilizado para lacalefacción doméstica y para la producción de calor industrial.
PirólisisSe trata de una combustión incompleta a alta temperatura (500ºC) de
la biomasa en condiciones anaerobias. Se utiliza desde hace muchotiempo para producir carbón vegetal. Este método libera también ungas pobre, mezcla de monóxido (CO) y dióxido de carbono (CO2), dehidrógeno (H2) y de hidrocarburos ligeros. Este gas, de poco podercalórico, puede servir para accionar motores diesel,para producirelectricidad, o para mover vehículos. Una variante de la pirólisis, esla pirólisis flash. Esta se realiza a una temperatura mayor, alrededorde 1.000 ºC, y tiene la ventaja de asegurar una gasificación casi totalde la biomasa. Se optimiza de esta forma el "gas pobre".
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Las instalaciones en la que se realizan la pirólisis y la gasificación dela biomasa se llaman gasógenos. El gas pobre producido puedeutilizarse directamente o puede servir como base para la síntesis demetanol, el cual podría sustituir a las gasolinas para la alimentaciónde los motores de explosión (carburol).
La gasificación tiene ventajas con respecto a la biomasa original: el gas producido es más versátil y se puede usar para losmismos propósitos que el gas natural;
puede quemarse para producir calor y vapor y puedealimentar motores de combustión interna y turbinas de gaspara generar electricidad;
produce un combustible relativamente libre de impurezas ycausa menores problemas de contaminación al quemarse.
o Métodos biológicosSe trata de una fermentación alcohólica que transforma la biomasa en etanol(biocombustible). Este alcohol se produce por la fermentación de azúcares.
Otro método biológico es la fermentación metánica, que es la digestiónanaerobia de la biomasa por bacterias. Se suele utilizar para latransformación de la biomasa húmeda. En los fermentadores, o digestores.La celulosa es la sustancia que se degrada en un gas, el cual contienealrededor de 60% de metano y 40% de gas carbónico. Para este proceso serequiere una temperatura entre 30-35 º C. Estos digestores por su granautonomía presentan una opción favorable para las explotaciones deganadería intensiva.
Aplicaciones
La gran variedad de biomasas existentes unida al desarrollo de distintas tecnologíasde transformación de ésta en energía (Combustión directa, Pirólisis, Gasificación,Fermentación, Digestión anaeróbica,...) permiten plantear una gran cantidad deposibles aplicaciones entre las que destacan la producción de energía térmica,electricidad, biocombustibles y gases combustibles.
Producción de Energía Térmica
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Aprovechamiento convencional de la biomasa natural y residual. Los sistemas decombustión directa son aplicados para generar calor, el cual puede ser utilizadodirectamente, como por ejemplo, para la cocción de alimentos o para el secado deproductos agrícolas. Además, éste se puede aprovechar en la producción de vaporpara procesos industriales y electricidad.
Los procesos tradicionales de este tipo, generalmente, son muy ineficientes porquemucha de la energía liberada se desperdicia y pueden causar contaminación cuandono se realizan bajo condicionescontroladas.
Producción de Energía Eléctrica
Obtenida minoritariamente a partir de biomasa residual (restos de cosecha y poda) yprincipalmente a partir de cultivos energéticos leñosos, de crecimiento rápido(Chopo, Sauce, Eucalipto, Robinia, Coníferas, Acacia, Plátano,...) y herbáceos(Cardo lleno, Miscanto, Caña de Provenza, Euforbias, Chumberas,...). También se
utiliza el biogás resultante de la fermentación de ciertos residuos (lodos dedepuradora, Residuos Sólidos Urbanos) para generar electricidad.
El rendimiento neto de la generación de electricidad en las plantas de biomasa esbajo, del orden dl 20% referido a su poder calorífico inferior. Ello se debefundamentalmente el pequeño tamaño de la planta de producción. La caldera tieneun rendimiento moderado al quemar un combustible de alto contenido en humedad,y su consumo en servicios auxiliares es alto, por encima del 8% de la produccióntotal de electricidad en salida de alternador.
Una posibilidad de incrementar el rendimiento energético en el uso de la biomasa es
la cogeneración de calor y electricidad. La condensación del vapor supone unaevacuación de calor cercano a la mitad de la energía contenida en la biomasa; larecuperación de parte de ese calor de condensación en forma de vapor de bajatemperatura o agua caliente, para usos industriales o domésticos, supone unaumento de la eficiencia energética. Para ello se puede disponer de una turbina decontrapresión o bien hacer una extracción de vapor con volumen significativo en lazona de baja presión de la turbina. Se instalan los intercambiadores de caloradecuados y se pueden obtener rendimientos globales de entre un 40 y un 60%.
La gasificación es una alternativa con mejores rendimientos que la combustión encalderas. El empleo de motores diesel o de turbinas de gas para quemar el gas
producido puede eleva el rendimiento a valores por encima del 30%, sin embargoésta es una opción poco extendida.
Producción de Biocombustibles
Existe la posibilidad, ya legislada, de alimentar los motores de gasolina conbioalcoholes (obtenidos a partir de Remolacha, Maíz, Sorgo dulce, Caña de azúcar,
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Patata, Pataca,....) y los motores diesel con bioaceites (obtenidos a partir de Colza,Girasol, Soja,...). Esta aplicación se verá de forma detallada más adelante.
Producción de gases combustibles
Es una aplicación poco utilizada actualmente que consiste en la descomposición dela biomasa en un digestor para obtener un gas, cuyo compuesto combustible esbásicamente metano, pero también contienen nitrógeno, vapor de agua ycompuestos orgánicos. El proceso es adecuado para tratar biomasa de elevadocontenido en humedad y poco interesante en otras aplicaciones, bien por su calidado por la poca cantidad disponible.
El gas obtenido es de bajo poder calorífico, pero útil en aplicaciones térmicas en elpropio entorno ganadero o agrícola, suministrando luz y calor. En el caso deinstalaciones de mayor tamaño, se puede llegar a colocar motores diesel de hastavarios cientos de kilovatios de potencia para la generación de electricidad; existen
ya ejemplos industriales de ello. La producción de gas se puede controlaradecuándola a la demanda; incluso puede hacerse que durante varias horas eldigestor se mantenga embotellado, sin producir gas, durante los períodos en los queno exista consumo energético.
Otra posibilidad para la producción de gas es el empleo de un gasificador, queinyecta aire u oxígeno y vapor de agua. Opera a elevada temperatura, entre 800 y1200ºC, con lo cual la cinética de las reacciones es más alta. El gas contiene CO,H2, pequeñas concentraciones de metano, nitrógeno y vapor de agua. Tiene unpoder calorífico medio. Existen varias alternativas de gasificación; el lecho fijosirve para tratar pequeñas cantidades de biomasa, mientras que los de lecho fluido
tratan mayores cantidades, siendo éstos utilizados para la generación de electricidad.
Al problema operativo de la gasificación, se une el de la producción de alquitranes yotros compuestos orgánicos pesados. Esto hace posible la combustión del gas enequipos industriales, calderas y hornos o en motores diesel para generacióneléctrica, pero dificulta la extensión a turbinas de gas en sistemas eléctricos de altaeficiencia. La alternativa es purificar el gas, pero es caro.
Biocombustibles
Los biocombustibles han dejado de ser una fantasía, para convertirse en una
realidad. Ya podemos ver por las calles automóviles que funcionan con estosbiocombustibles. En Brasil, por ejemplo, hay unos 2.000.000 de vehículos que semueven con alcohol casi puro, el cual se obtiene de la caña de azúcar, y 8.000.000más utilizan una mezcla de gasolina y alcohol. Este alcohol se realiza a partir demelazas de caña de azúcar o de la pulpa de mandioca, para ser utilizado comocombustible. Gran parte del etanol se mezcla con gasolina, y constituye el 20 % delcombustible que utilizan los automóviles, con el consiguiente ahorro de energíafósil (gasolina).
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Básicamente se trabaja en dos alternativas comerciales: el biodiesel y el bioalcohol
Biodiesel
Son ésteres monoalquílicos de ácidos grasos de cadena larga derivados de lípidos
renovables tales como aceites vegetales y que se emplean en los motores de igniciónde comprensión (motores diesel) o en calderas de calefacción (definición deAmerican Standards for Testing and Materials).
Antecedentes del Biodiesel
1900 Rudolf Diesel Aceite de cacahuete
1920 Shay Aceite de palma
2ª Guerra Mundial Aceites vegetales
Crisis del petróleo(1973-1979)
Aceites vegetales
1980Dilución de aceite en gasóleoMezcla de aceite y disolventePirólisis del aceite
Situación actual Procesos de transesteriferificación catalítica de aceites vegetales
El biodiesel está formado por ácidos grasos y ésteres alcalinos, obtenidos de aceitesvegetales, grasa animal y aceites usados. A partir de un proceso llamado"transesterificación", los aceites se combinan con un alcohol (etanol o metanol) y sealteran químicamente para formar ésteres grasos como el etil o metilo éster. Losproductos originados son: glicerina y metiléster. Éste tiene un comportamiento enlos motores de combustión de diésel similar al del gasoil. Esta línea es una vía desalida para los excedentes de colza, girasol y otros productos alimentarios.
La glicerina, en este caso, es un subproducto que puede venderse a las fábricas de jabón.
Reacción química
El inconveniente que tiene el biodiesel es el alto precio de mercado que tienen losaceites para uso alimenticio.
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Bioetanol
La producción de alcohol a partir de diferentes materias primas que tienen azúcaresfáciles de extraer y transformar: semillas de cereal y de maíz, tubérculos, caña deazúcar, materias celulósicas y hemicelulósicas (paja, madera), etc. Mediante un
proceso de fermentación de materias azucaradas de los vegetales se obtiene etanol,que se utiliza en los motores de encendido por chispa, mezclado con la gasolina ocomo único combustible. En este tipo estaría el bioetanol.
El bioetanol es el alcohol etílico producido a partir de la fermentación de losazúcares que se encuentran en los productos vegetales (cereales, remolacha, caña deazúcar o biomasa) combinados en forma de sacarosa, almidón, hemicelulosa ycelulosa.
Los usos del bioetanol son:
o la fabricación del ETBEo mezcla directa con gasolinao como combustible principal en los motores de gasolinao mezcla directa con diesel
El octanaje o el número de octanos de la gasolina se refiere a la facilidad con queésta se quema y cuánta detonación produce. El octanaje, por lo tanto, es el índiceque mide el valor antidetonante de los combustibles por comparación con en el deun carburante patrón. Para conseguir un adecuado índice de octano tradicionalmentese añadían sales de plomo a la gasolina, método que en la actualidad está prohibidopor el grado de contaminación ambiental que tiene este metal. El aditivo que se
añade a la gasolina para aumentar el octano es el metil terciario buril éter, MTBE,que se obtiene del metanol. Es un producto derivado del gas natural o del carbón, unlíquido tóxico que inicia la evaporación a temperaturas moderadas, a partir de 34ºC.
Como sustitutivo al MTBE, se encuentra el bioetanol en forma de ETBE. Cumplemejor esa misión por razones físicas de mezcla y produce menos contaminaciónresidual que el MTBE. Es la mejor vía para introducir la biomasa en el suministrode combustibles de automoción. Puede alcanzarse con ella hasta el 5% del consumode gasolinas. Por otro lado, los motores admiten mezclas de gasolina con etanolhasta un 20%, sin producirse variaciones notables en su comportamiento.
Incluso los motores pueden funcionar exclusivamente con bioetanol, con unaadaptación de los motores a este combustible. Los llamados vehículos flexibles(FFV) permiten la utilización de tanto de gasolina como de bioetanol E 85. Estosvehículos utilizan un 15% de gasolina para paliar el problema de la baja presión devapor y garantizar así el encendido.
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En la actualidad se encuentra en fase de experimentación la mezcla del bioetanolcon diesel (E diesel). La proporción en la que se está mezclando es entre el 5 y el15%. Para este tipo de mezcla se necesita la utilización de emulsionantes comoaditivos. Con estas mezclas se consiguen combustibles de distintas clasesdependiendo de la temperatura de inflamación que tengan.
Dentro de los procesos de producción de etanol, queremos destacar las tres materiasprincipales de las cuales se obtiene: azúcar de los cultivos de caña o de remolacha;de los cereales, bien mediante el método Dry Milling o Wet Milling;o a partir debiomasa mediante una hidrólisis ácida.
Las ventajas de usar el bioetanol son:
o Una mejora del índice de octanoso Un mayor calor de vaporizacióno La temperatura de llama menor, consiguiéndose una menor pérdida de calor
por radiación.o Un mayor volumen de gases en la combustión, lo que significa una mayorpresión y una mayor energía mecánica producida.
o La velocidad de llama mayor, esto se traduce en un desarrollo más eficientedel par del motor.
o Mejora la biodegradabilidad de la gasolina.o Reduce el número de compuestos aromáticos en la gasolina, y por lo tanto,
reduce las emisiones de benceno a la atmósfera.
Los inconvenientes del uso de bioetanol son:
o Eleva la presión de vapor (esto se produce en la mezcla directa)o Tiene afinidad por el agua.
Las barreras que se encuentran los biocarburantes en el mercado (tanto el biodieselcomo el bioetanol) son:
o Necesaria exención fiscal.o Desligar la producción de la materia prima de retirada obligatoria de la PAC
(Política Agraria Comunitaria).o Acondicionar la red de distribución de carburantes.o Garantías de funcionamiento de los vehículos.
Normativa Referente a Biocombustibles
o Libro Blanco de las energíaso Directiva 92/81/CEE, sobre armonización de las estructuras de los
impuestos especiales sobre hidrocarburoso Propuesta de directiva para el fomento de del uso de biocarburantes en el
transporte y la reforma de su fiscalidad.
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o Ley 38/1992, sobre impuestos especiales: Art. 51 (exenciones)o Real Decreto 1165/1995, reglamento de los impuestos especiales.o Ley 40/1995, que reforma la ley 38/1992. Modificación de las exenciones a
proyectos piloto de biocarburantes.Artículo 53.1:
(Estará exenta del pago del Impuesto de Hidrocarburos) la fabricación ,importación o comercialización de los productos que a continuación serelacionan, que se destinen a su uso como carburante, directamente omezclados con carburantes convencionales, en el campo de las actividadespiloto para el desarrollo tecnológico de los productos menos contaminantes:alcohol etílico (....) El alcohol metílico (...) Los aceites vegetales (...) Elaceite vegetal modificado químicamente (...)
o Plan de Fomento de Energías Renovables: aprobado por el Consejo deMinistros el 30 de diciembre de 1999
o Real Decreto Ley 6/200, sobre medidas urgentes para la competencia: Art. 6,insta al gobierno a promocionarel uso de los biocarburantes y crear la
Comisión Interministerial para el estudio del uso de los biocarburantes.o Ley 53/2002 de medidas fiscales, administrativas y de orden social(exención general a los biocarburantes)
Ayudas
o Reglamento 1251/1999, que establece un régimen de apoyo a losproductores de determinados cultivos herbáceosArt.4.3: cantidades básicas para el pago.
Cereales, ensilado de hierba y retirada de tierras, desde la campaña2001/2002 en adelante: 63,00 Euros/t
Semillas oleaginosas desde la campaña de comercialización2002/2003 en adelante: 63,00 Euros/t
La cantidad de 63,00 Euros/t podrá incrementarse desde la campaña2002/2003 en adelante a la luz de una reducción final en el precio deintervención para los cereales
o Reglamento 1251/1999, que establece un régimen de apoyo a losproductores de determinados cultivos herbáceos.Art. 6.1: obligación de retirada de tierras con ayuda compensatoria.
El tipo básico de retirada de tierras obligatoria se fija en el 10%desde la campaña de comercialización 2000/2001 hasta la 2006/2007
Art. 6.3: uso de la tierra retirada en usos no alimentariosArt. 6.3: los Estados miembros están autorizados a pagar una ayuda nacionalde un máximo del 50% de los costes correspondientes a la implantación decultivos plurianuales con vistas a la producción de biomasa en tierras deretirada
o Reglamento 2461/1999, que establece disposiciones de aplicación del1251/1999 para el uso de tierras retiradas para la obtención de productos que
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no se destinen al consumo humano o animal Art. 1.2: No se abonará pagoalguno por las tierras retiradas de la producción en las que se cultiveremolacha azucarera, aguaturmas o raíces de achicoria (…)” Anexo I: especies que precisan de contrato (ejemplo de contrato: BOE del5/11/2001, pág. 40130, orden sobre homologación del contrato-tipo de
semillas de cereales para etanol)Anexo II: especies que no precisan contratoAnexo III: usos alternativos permitidos (combustión en motores yproducción de energía, entre otros
o Reglamento 1257/1999, sobre la ayuda al desarrollo rural a cargo delFEOGACultivos energéticos leñososArt. 31.1: “Se concederá una ayuda para la forestación de tierras agrícolas
siempre que la plantación se adapte a las condiciones locales y seacompatible con el medio ambiente” Art. 31.3: “(…)En el caso de las especies de crecimiento rápido que se
cultiven a corto plazo, la ayuda destinada a los costes de la forestación seconcederá sólo para los costes de plantación”
o R.D. 1026/2002, sobre pagos por superficie a determinados productosagrícolas (a partir de la campaña de comercialización 2002/2003)Art. 12.1: Modalidades de retirada de tierras.
Fija: compromiso plurianual no superior a 5 años Libre: sin compromiso plurianual
Art. 12.2: Retirada voluntaria.
La realizada en un porcentaje mayor al obligatorio
Puede alcanzar hasta el 10% de la superficie por la que se solicitanpagos
Art. 12.3 Retirada voluntaria. En casos excepcionales la suma de losporcentajes obligatorio y voluntario puede llegar al total de la cultivadaArt. 14: Obligatoriedad de realizar el barbecho en las tierras retiradas parapoder percibir las ayudas a la retiradaArt. 16: Incompatibilidad con las ayudas al desarrollo rural financiadas porel FEOGA
o Real Decreto 6/2001, sobre fomento de la forestación tierras agrícola.
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La Energía de la Biomasa
La energía de la biomasa se refiere a la proveniente de las plantas, los animales y losmicroorganismos. Su origen final está en la energía solar, fijada por las plantas a través de lafotosíntesis, y almacenada en forma de energía bioquímica. Puede ser aprovechada por combustpor conversión térmica.
1. Energía por combustión directa
La combustión directa es un proceso muy antiguo y se refiere a la combustión de la leña, los resforestales y los residuos orgánicos (bosta, celulosa y otros) para obtener calor, especialmente a ndel hogar.
En las zonas rurales la leña juega un rol muy importante como energía para el hogar, o sea, paracocinar los alimentos. En la sierra, en la selva y en la costa norte es de crucial importancia, porqpobladores tienen escaso acceso al gas y al kerosene.
En el Perú se consumen al año varios millones de m' de leña. En la sierra la leña ya es tan escasase recolectan los arbustos (tola en el sur) y plantas almohadilladas altoandinas (yareta en el sur) combustible, o se utiliza el excremento de los animales o bosta como combustible.
¿SABÍAS QUÉ?La madera también se usa para producir carbón vegetal o carbón de leña, que tiene un podecalorífico mucho más alto que la leña. En la costa norte y en la selva se produce carbón deleña. En la costa esta actividad está eliminando los bosques de algarrobo.
Las plantaciones forestales pueden producir energía vegetal, a través del proceso fotosintético, ceficiencia y alcanzar un promedio de 45 x 106 kg/caloría/ha/año, lo que equivale a 28 barriles depetróleo por ha. En la sierra peruana es urgente iniciar programas de reforestación para proveer,otros fines, de leña a las zonas rurales; bajar la presión sobre la cobertura vegetal, y usar el estiérlos rastrojos agrícolas como materia orgánica y abono.
2. Energía por conversión térmica
Se refiere esencialmente a la pirolisis o destilación de la madera en productos secundarios: carbóleña, alquitrán, alcohol metálico o metanol y gas pobre, entre otros. En el Perú se usan estos procsólo artesanalmente para la obtención de carbón de leña en la costa norte y en la amazonía.
3. Energía por fermentación alcohólica
Consiste en producir alcohol a partir de materias y restos orgánicos mediante la fermentación
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alcohólica. Existen las técnicas para producir alcohol a partir de la caña de azúcar, la yuca, la malos restos celulósicos. El alcohol es considerado una de las posibilidades de sustitución de loscombustibles fósiles. En el país se produce con la melaza de la caña de azúcar.
4. Energía por fermentación anaeróbica
Consiste en la producción de gas en cámaras cerradas mediante la fermentación de desechos org(excrementos, residuos orgánicos, etc.) sin la participación de oxígeno y con bacterias anaeróbicLas instalaciones cerradas se denominan digestores de biogás o biodigestores o plantas de biogágas obtenido es una fuente económica para iluminación de viviendas, gas de cocina, calefacción
En el Perú está en la fase inicial. Se calcula que el potencial nacional es equivalente a 22 millonebarriles de petróleo.
5. Energía animal
Es el uso de animales de carga para arar los campos, como también para mover trapiches y moliSu uso está bastante difundido en las zonas rurales (vacunos, caballos, burros, mulos y llamas).