La biomasaOrgenes y clasificacin de la biomasaLa biomasa la podemos definir como cualquier material de origen orgnico (animal o vegetal) que almacena energa utilizable. A su vez, la energa que acumula la biomasa tiene su origen en el sol. Efectivamente, por el proceso llamado fotosntesis, las plantas absorben la energa lumnica del sol (fotones) en unas clulas (en los cloroplastos), que contienen una sustancia llamada clorofila, que es un pigmento que absorbe la energa luminosa del sol. Las plantas, en la fotosntesis, tambin toman el agua del suelo y el CO2 de la atmsfera producindose la siguiente reaccin:6 H2O (agua del suelo) + 6 CO2 (del aire) = C6H12O6 (glucosa) + 6O2 (oxgeno)FIGURA A

Las plantas toman la energa del sol, el gas carbnico de la atmsfera y sales minerales del suelo, para crear la materia orgnica

En las plantas asistimos al proceso de transformacin de la materia inorgnica y la energa en vida. Como vemos, en su formacin, las plantas consumen el CO2 de la atmsfera, y vierten oxgeno. Es decir, las plantas son purificadoras de la atmsfera.Las plantas sirven de alimento a los animales, hasta llegar al hombre que come tanto as plantas como los animales, con lo que se cierra la cadena alimenticia.La biomasa se considera una fuente de energa renovable, ya que mientras tengamos el sol y el agua, se podr seguir realizando la reaccin qumica de la fotosntesis.1Volviendo a la frmula anterior, el carbono es un elemento que tiene como smbolo C, y nmero atmico 6 (6 electrones en la corteza y 6 protones en el ncleo). Si consideramos 14 gramos de carbono, durante el proceso de fotosntesis en las plantas, son capaces de absorber 112 kilocaloras de energa solar. Esa energa queda luego en la glucosa, celulosa, etc., que son los hidratos de carbono que forman las plantas, y que al quemarlas, liberan la citada cantidad de energa por cada 14 gramos de carbono.La biomasa puede liberar energa de dos formas:a) Combustin directa, que es cuando quemamos la madera, hojas y ramas secas por ejemplo, y se libera el calor que contienen. La combustin directa se aplica a las biomasas de bajo contenido en humedad.b) Combustin indirecta, que es el caso del mosto de uva, que mediante la accin de levaduras, sus azcares se transforman en alcohol, que a su vez se puede usar como fuente energtica. Como vemos la forma indirecta se aplica a biomasas con gran contenido de humedad (como es el mosto de uva que contiene ms del 80 por ciento de agua).La TABLA X nos da el valor energtico de biomasas en combustin directa e indirecta.Como se aprecia, la madera seca o la masa vegetal seca da ms energa que la madera verde, ya que esta ltima contiene ms humedad.TABLA X. valor energtico de distintos tipos y productos de biomasaBiomasaMJ/Kg

Madera verde (por combustin directa)8 MJ/Kg

Madera seca (por combustin directa)20 MJ/Kg

Metano (por fermentacin de biomasas)55 MJ/Kg

Carbn vegetal (por combustin anaerbica de masas vegetales)23-30 MJ/Kg

Etanol (por combustin aerbica de biomasas con alto contenido)28 MJ/Kg

Es importante decir que, aunque el carbn, el petrleo y el gas provienen de residuos orgnicos vegetales y animales, no se consideran biomasas, ya que para su formacin se necesitaron millones de aos. No son renovables. Las biomasas tales como la madera de los rboles, las hojas secas, el mosto de uva, la caa de azcar, etc., son renovables ya que su ciclo de produccin es relativamente corto.1Clasificacin de la biomasaLa biomasa la podemos clasificar de la siguiente manera:Figura B

Clasificacin de la biomasa Biomasa natural. La procedente de podas de rboles, limpieza de bosques, etc. Biomasa residual seca. Procedente de las actividades agrcolas, forestales, industrias de la alimentacin, de a madera, etc. Este tipo de industrias producen residuos slidos tales como serrn, orujos, virutas, paja, etc., con un contenido energtico importante. Biomasa residual hmeda. Se caracteriza por ser lquida, as por ejemplo, tenemos los purines como resultado de la actividad ganadera. Las aguas fecales como resultado de la actividad humana. Otro ejemplo son las vinazas que se producen al fabricar alcohol, o los alpechines (aguas de vegetacin), residuo de la extraccin del aceite de oliva. Cultivos energticos. Se est cultivando maz, girasol, caa de azcar para usos no alimenticios. Por ejemplo, de girasol podemos sacar aceites energticos que tienen muchas aplicaciones este tipo de aplicaciones energticas se estn desarrollando en la actualidad, por lo que todava no se conocen a fondo sus posibles ventajas e inconvenientes. Efectivamente pueden tener un impacto ambiental y un impacto econmico social. Por ejemplo, se ha producido ya un alza de los precios de los cereales en muchos pases, con el consiguiente encarecimiento de los alimentos derivados.1Se llama cultivo energtico a cualquier plantacin de una especie destinada a la transformacin de la biomasa en energa bien como combustible slido, o como combustibles slidos, lquidos o gaseosos producto de transformaciones fsicas, qumicas y bioqumicas. 2Los cultivos energticos los podemos clasificar en:1. Cultivos tradicionales. Son los mismos que tradicionalmente se han hecho para la alimentacin humana, tales como la caa de azcar, el maz, etc.2. Cultivos raros. Se trata de especies de vegetales de especiales caractersticas, que pueden cultivarse en terrenos malos, con pendiente, con escasez de agua o malas condiciones climatolgicas (cardos, helechos, etc.), y de los que es posible extraer energa3. Cultivos en agua. Se ha visto la posibilidad de hacer cultivos directamente en el agua (algas por ejemplo).4. Cultivos de plantas productoras de combustibles lquidos. Ciertas plantas tales como las palmeras, jorobas, etc., son capaces de producir sustancias que pueden ser usadas como combustibles en instalaciones industriales.Usos de la biomasa a lo largo de la historiaHasta finales del siglo XVIII la humanidad solo consuma biocombustibles como madera, paja o estircol seco. Tambin la iluminacin se consegua con velas, o con lmparas que utilizaban aceites vegetales o animales. Con la aparicin de a metalurgia primitiva se hizo necesario alcanzar temperaturas ms elevadas que las que se obtena con la combustin de madera. Ello se consigui sometiendo a la madera seca a un proceso de pirlisis, mediante el cual se pierde poder calorfico global, pero a cambio se obtiene un nuevo combustible, el carbn de madera, cuya combustin permite alcanzar temperaturas suficientemente elevadas como para producir las reducciones qumicas necesarias para extraer los metales de los minerales que los contienen.Una de las consecuencias de la utilizacin de la madera para este tipo de procesos, as como su uso para la navegacin el transporte, la construccin, etc., fue la deforestacin de amplias reas, lo que encareci su precio e hizo necesaria la bsqueda de nuevas fuentes de energa. Esto llev hacia la mitad del siglo XVIII, a la utilizacin de carbn, que apareca en vetas poco profundas en ciertos puntos de Reino Unido y cuyas propiedades como combustible eran ya conocidas.El uso del carbn, junto a la construccin de las primeras mquinas trmicas de vapor, permiti crear las primeras explotaciones industriales, que abarataron ciertos productos, elevaron el nivel de vida de las diferentes clases sociales y dieron lugar a la acumulacin de grandes fortunas. La creciente prosperidad permiti que algunas personas pudieran tiempo en invenciones y en la bsqueda de innovaciones tcnicas, que se tradujeron en la aparicin de mquinas que, generalmente, eran movidas por energa generada por combustin del carbn. As pues, la creatividad cientfica y tcnica promovi un cambio tecnolgico basado en el calor producido por la combustin del carbn, que reemplaz paulatinamente a fuentes de energa basadas en la madera, el viento o el agua. De nuevo, estas innovaciones contribuyeron a incrementar la prosperidad y a aumentar la demanda de la nueva fuente de energa. El carbn haba que extraerlo de vetas situadas cada vez a mayor profundidad, por lo que el agua tena que ser extrada con bombas movidas por las primeras mquinas de la Revolucin industrial.Este proceso continu durante los tres primeros cuartos del siglo XIX. Hasta que el petrleo y la electricidad hidrulica comenzaron a complementar, primero y a reemplazar, despus, al carbn como fuente fundamental de energa primaria.No obstante, an hoy en da el 14% de la energa primaria que consume la humanidad es en forma de biocombustible.1BiocombustiblesTipos y aplicaciones de la biomasa (gas, bioetanol, biodiesel)Podemos considerar dos casos de biomasas (segn el producto final obtenido a partir de ellas):A. Madera, cosechas, basuras y semillas: si se queman producen calor que se puede utilizar para calentar agua que se emplea en la calefaccin, o bien para producir vapor. Este vapor se puede emplear a su vez para producir electricidad. El maz y la caa de azcar se emplean para producir etanol y fuel.B. Fermentacin de basuras y desperdicios agrcolas y humanos: que al fermentar por los microorganismos presentes pueden dar origen a: Gas metano: de frmula que es el principal componente del gas natural. Mediante digestin anaerobia (ausencia de oxgeno) la celulosa de los excrementos se degrada dando a un gas que contiene casi un 60 por ciento de metano. Las fermentaciones anaerbicas, llamadas tambin metanognicas (se produce gas metano), ocurren de forma natural en la naturaleza. Podemos poner varios ejemplos al respecto. El gas de los pantanos, donde las aguas estancadas, con residuos orgnicos, ausencia de aire y bacterias anaerobias, da lugar a desprendimiento de metano. El gas metano que acompaa al petrleo en los yacimientos. El gas producido en la digestin de los animales bovinos.Las reacciones anaerobias de la naturaleza se reproducen a nivel industrial en grandes reactores anaerbicos. Son grandes depsitos de ms de un milln de litros de volumen, donde los residuos orgnicos son atacados por bacterias en ausencia de oxgeno a temperatura controlada (desde 20C a ms de 40C segn el tipo de bacterias empleadas), para producir biogs.El gas metano al quemarse en presencia del oxgeno del aire, se descompone segn la frmula siguiente, con desprendimiento de calor:

+calor Bioetanol. Alcohol que tiene muchas aplicaciones (en alimentacin, industria farmacutica, energa). Por ejemplo tenemos el combustible E20 que se utiliza en muchos vehculos, que contiene un 20% de etanol y un 80% de gasolina. En la figura Y, vemos cmo se puede producir etanol a partir de cosechas vegetales tradicionales (maz por ejemplo), dentro del ciclo del carbono. La figura es muy explicativa, y vemos como el maz se muele finalmente, se separan los azcares del resto de los componentes, y se fermentan dichos azcares mediante bacterias que los transforman en etanol. Se procede a la destilacin (para concentrar el etanol), y se mezcla con gasolina para mover vehculos. El CO2 que estos vehculos emiten a la atmsfera, es la misma cantidad que las plantas de maz absorbieron tambin de la atmsfera en su proceso de desarrollo, con lo que no hemos contaminado. Biodiesel, utilizado como combustible para vehculos y mquinas.

Figura Y. produccin de bioetanol a partir de cosechas de productos vegetales. Segn el ciclo del carbono, se observa que la contaminacin es mnima, por reabsorcin de CO2

Aspectos negativos de la biomasa energaAumento de la produccin de gases con efecto invernaderoPaul Crutzen pone de manifiesto que los estudios de GIEC (Grupo Internacional de Expertos en Cambio Climtico) sobre los agrocarburantes se basan sobre una emisin del 2% de los fertilizantes utilizados en forma de protxidos de nitrgeno (N2O) a partir de datos experimentales sobre las plantas, cuando en realidad son un 3-5% segn mediciones realizadas sobre probetas de hielo, que nos dan el histrico de las concentraciones de N2O en la atmsfera, especialmente para la colza y el maz. Como el potencial de calentamiento global de protxido de nitrgeno es 310para un potencial de calentamiento global del CO2 de 1, lleg a la conclusin de que los agrocarburantes producen ms gases de efecto invernadero de lo que se evita al ahorrar combustibles fsiles. Todas estas evaluaciones publicadas en 2007 plantearon la necesidad de que fueran confirmadas porque no son unnimes.Otra fuente de emisin de CO2 es la deforestacin a gran escala por la quema que se realiza para el establecimiento de plantaciones de palma en Malasia e Indonesia. Los Amigos de la tierra estiman en un 87% la tasa de deforestacin para la plantacin de palma entre 1985 y 2000 en Malasia. Mientras tanto, miles de personas seran expulsadas, habindose denunciado incluso caos de tortura. Los bosques ya no son suficientes, y las turberas se han secado y quemado para hacer sitio a las plantaciones de palma, segn la Wetlands International (Pases Bajos).Reduccin de la superficie forestalLas regiones favorables a los biocarburantes de primera generacin procedentes de la agricultura se corresponden con climas relativamente clidos, con una pluviometra ms bien elevada y una mano de obra de coste moderado: son las condiciones necesarias para la produccin intensiva de biomasa. Se trata de frica subsahariana, Amrica Latina y el Sudeste de Asia. La expansin de los cultivos de caa de azcar o de soja en Brasil y el aceite de palma en Indonesia ha causado la deforestacin de hectreas pro incendios provocados. Esta destruccin sistemtica de los bosques tropicales impacta sobre el almacenamiento de carbono, los recursos naturales y la biodiversidad. Muchas especies de plantas y animales estn amenazadas de extincin, como es el caso de los orangutanes en Indonesia.J. Von Braun estima que el crecimiento anual de los cultivos energticos en 210-2012 en un 70% para Tailandia, 143% para Indonesia y 248% para Malasia. Esta expansin solo puede lograrse a expensas de los bosques y turberas.El aumento de la produccin de soja en la Amazona es en detrimento de los bosques. La implantacin de Cargill en el corazn de la Amazonia en Santarem en 2000, para construir una terminal de transformacin y de logstica de la soja sobre el rio Tapajos ha sido fuertemente cuestionada por Greenpeace, que teme el comienzo de un proceso que ir amplificndose.Los cambios de uso del suelo y de las prcticas agrcolas influyen sobre la evolucin del stock de carbono en los suelos. As, este stock es en promedio 1.6 veces mayor en los suelos con vegetacin permanente y bajo los bosques que en los suelos cultivados. El paso al cultivo intensivo en detrimento de los bosques, en particular de los pases tropicales, tiene el efecto de reenviar a la atmsfera en forma de CO2 una parte del carbono acumulado: los stocks pasan de 70 t de carbono / ha bajo los bosques a 40t / ha bajo los suelos cultivados.Efecto de las prcticas agrcolas o forestales intensivasLas prcticas agrcolas intensivas destinadas a obtener altos rendimientos implican el uso de fertilizantes y pesticidas. El nitrato de amonio se produce a partir del gas natural generando emisiones de CO2. Los plaguicidas que se utilizan en dosis demasiado altas para producir un mximo de materia seca por hectrea contaminan los suelos y los acuferos, adems reducen la biodiversidad.Cuando se recolectan demasiados residuos de la agricultura o de los bosques, habitualmente dejados en el sitio de la produccin, tambin presenta el riesgo de empobrecimiento de los suelos: la materia orgnica participa en la fertilidad de los suelos, libreando los elementos nutritivos (nitrgeno, fosforo, azufre, potasio) durante su mineralizacin. Tienen el efecto de aumentar la resistencia a la compactacin del suelo, su aireacin y su reserva de agua. Queda por encontrar una situacin ptima en cuanto a la retirada de esta biomasa, sabiendo que hay otros residuos (lodos de estaciones depuradoras, por ejemplo) cuya conversin en energa se lleva a cabo con un bajo rendimiento, y podra sustituir a la biomasa naturalmente ms seca como la madera o la paja.La ISRI destaca la constante degradacin de los suelos con el tiempo y la reduccin de las superficies de tierras cultivables: la actividad humana, la urbanizacin, la erosin por el agua o el viento, los pesticidas, y el arado de profundidad son la causa. Se pueden aplicar acciones correctoras para mejorar la calidad de los suelos empobrecidos, pero requieren tiempo: su disponibilidad para los nuevos cultivos e intensivos de biomasa no ser inmediata.Transporte a larga distancia de la biomasaLa biomasa energa transportada a granel se acompaa de matera viva (insectos, hongos) que pueden transmitir enfermedades desconocidas en el pas receptor. El aumento medio de temperaturas vinculado al cambio climtico podra favorecer su desarrollo. Para este tipo de transporte es mejor transportar el biocarburante o la biomasa previamente tratada.3

Aspectos positivos de la biomasa energaUna nueva energa renovable disponibleEntre las ENR, se distingue aquellas cuya produccin flucta segn los caprichos de la naturaleza (elica, solar, mareomotriz) de aquellas cuya disponibilidad es permanentemente (geotrmica, olas) o que se puede almacenar (biomasa seca). Esta caracterstica de la biomasa es esencial: se encuentra disponible en el momento de la necesidad, ya sea para la produccin de calor, electricidad o biocarburantes.El almacenamiento necesita, sin embargo, que la biomasa sea estable, caracterstica que se logra cuando est seca (con una humedad inferior al 15% en la medida de lo posible). Una sequedad elevada se obtiene directamente de la paja y los granos de cereales, y en la madera dejndola que se seque naturalmente al abrigo de la intemperie durante 6 meses a un ao. Las biomasas con alta humedad (>70%) se conservan difcilmente y con frecuencia son sensibles a las heladas (remolacha). Por tanto, es necesario o bien emplearlas en unidades de tratamiento compatibles con esta humedad metanizacin o fermentacin alcohlica-, o bien deshidratarlas, despus de hacer un presecado con medios baratos (energa solar, calor de recuperacin de un proceso industrial) para estabilizarlas.Un combustible poco peligrosoEn estado seco, el combustible tiene un riesgo limitado: El polvo de la madera es considerado como producto CMR. Se produce principalmente durante la molienda, las operaciones de manipulacin, por lo que conviene que se protejan usando mascarillas de proteccin eficaces, o llevar a cabo las operaciones a distancia con una robotizacin adaptada. La ignicin espontnea de la biomasa almacenada es esencialmente funcin de la humedad presente y el desarrollo de microorganismos que provocan el aumento de la temperatura de una pila. Un control estricto de las condiciones de almacenamiento, el uso de detectores de incendios y de medios de extincin limitan el riesgo.Los hidrocarburos de los carburantes se componen en gran parte de molculas que tienen un carcter CMR. Los componentes tienen una baja tensin de vapor que propicia su evaporacin en el aire en caso de fugas. Los riesgos de incendio y explosin estn entonces presentes.As pues, un camin de madera en astillas o grnulos que se vuelque no contamina el suelo en las inmediaciones ni presenta un riesgo de explosin, que no es el caso de un camin cisterna de hidrocarburos. Adems, ser posible recuperar de nuevo lo que se ha derramado, y lo que quede en el suelo terminar por descomponerse y actuar como enmienda orgnica del suelo.Otra consideracin favorable al empleo directo de la madera que se ha de tener en cuenta es que: utilizada como combustible en un motor Stirling de vehculo, se obtendra un mejor rendimiento energtico, porque las transformaciones qumicas sucesivas de la madera para obtener un hidrocarburo o un producto compatible con los hidrocarburos generan prdidas de energa que se van sumando a las de cada unidad de transformacin.3Una mejora en la situacin de los agricultoresMientras que la PAC tena por vocacin desde su inicio aumentar los rendimientos agrcolas y, por consiguiente, reducir los precios de los productos agrcolas, la aparicin del concepto de biomasa-ENR, con los objetivos de produccin en ENR y en biocarburantes, a alcanzar en unas determinadas fechas, de una sola vez ha permitido que subieran los precios de las plantas correspondientes, por los biocarburantes de primera generacin o la madera. Estas evoluciones de los precios son, por supuesto, favorables a los agricultores y a los productores forestales en los pases desarrollados o en desarrollo.La supresin prevista de las tierras de retirada (1,266 millones de hectreas en 2006, cuyo 30% parecen no aptas para poner cultivos de nuevo) amplificara este fenmeno, ya que podran volver a ser reutilizadas para cultivos como los biocombustibles, y estas tierras podran volver a estar disponibles para cultivos alimentarios.Una fuente de energa verstilLa biomasa puede producir la mayor parte de las formas de energa: calor, electricidad y biocombustibles. Pocas ENR tienen esta facultad, y se debe a los tomos de carbono e hidrogeno que la constituyen. La nica dificultad estriba en la escasez relativa de la fuente: el consumo total de biocarburantes podra llegar a cerca de 60 Mtep en el horizonte del ao 2015, es decir, un poco ms del 3% del consumo mundial de combustibles para el transporte por carretera en esta fecha, frente al 1,3% actual.La Agencia Internacional de Energa estima en 467 EJ la demanda energtica mundial en 2004, de los cuales 388 EJ estara proporcionada por los combustibles por los combustibles fsiles, 26 EJ por la energa nuclear, y 28 por la hidrulica: la biomasa ha provisto de 45 EJ (ms o menos el 10%), es decir, aproximadamente el 9-10% del consumo, de los que 1,5 EJ seran biocarburantes. Al finalizar el 2050, la AIE estima que el potencial de la energa de la biomasa podra estar comprendido entre10 y 1.100 EJ, segn sea el escenario optimista o pesimista: una estimacin tan amplia permite comprenderla vaguedad o imprecisin de los diferentes parmetros que intervienen en la estimacin de este potencial (disponibilidad de agua, de suelos, los efectos de los fertilizantes, pesticidas).3Reduccin de la produccin de gases con efecto invernaderoEl impacto de la produccin de biocarburantes sobre el medioambiente se evala por el mtodo del anlisis del ciclo de vida (ACV). Hay muchas razones que explican la no convergencia de los anlisis de unos con respecto a otros: las hiptesis de trabajo difieren. Segn el pas estudiado, la electricidad utilizada en la produccin de biocarburantes implica una produccin de CO2 ms o menos importante: 45g de CO2 eq / kWh para una produccin esencialmente trmica (Alemania) y 100g de CO2 eq / kWh para una produccin esencialmente nuclear (Francia). Si se obtienen subproductos simultneamente (tortas de extraccin de aceites, glicerina) son los biocarburantes, es necesario precisar cmo se hace la distribucin del CO2 que se produce entre los productos. En Francia se dispone de dos estudios ACV: uno de ADEME DIREM, que reparte las producciones de CO2 en proporcin a las masas de cada producto; y otro de JRC EUCAR _ CONCAWE, que considera los impactos evitados (los subproductos evitan producir su equivalente realizado produciendo ms CO2: esta cantidad es sustrada del balance). Estos estudios utilizan el equivalente de CO2, porque ellos tienen en cuenta el CO2, el metano y el protxido de nitrgeno.En ambos casos, los biocarburantes presentan un balance halagador respecto de las emisiones de CO2:TABLA X. Ahorros de emisiones GES con respecto al carburante fsil de referenciaBiocarburanteEstudioADEME- DIREME(Dic. 2002)Estudio JRC-EUCAR-CONCAWE(mayo 2006)

Etanol (de trigo)60 %30%

Etanol (de remolacha)61%32%

Etanol (lignocelulsico)78%

Etanol(caa de azcar)88%

EMAV (de girasol)75%78%

AMAV (de colza)70%53%

AVP colza78%

AVP girasol83%

Biogasleo BtL (residuos forestales y agrcolas)94%

Un medio de tratamiento de la contaminacinLos cultivos de plantas energticas sobre suelos contaminados debera permitir la concentracin de los contaminantes en determinadas plantas y descontaminar simultneamente el suelo. En el momento de la produccin de biocarburantes, es posible extraerlos, mediante una concentracin previa.El uso de la biomasa de residuos constituye una forma de reciclaje de su fraccin fermentable. Del mismo modo, la utilizacin de los residuos de la biomasa agrcola o forestal, evita el uso de plaguicidas, fertilizantes o de riego, ya que de todos modos se han utilizado en el cultivo correspondiente de produccin agrcola o forestal.El cultivo eventual de plantas invasoras evitara el uso de plaguicidas y/o de OMG, ya que son naturalmente resistentes y productivas, tambin as se controlara mejor.El acoplamiento de centrales trmicas y de estaciones de depuracin de aguas residuales urbanas o de industrias agroalimentarias puede suministrar agua caliente, dixido de carbono y nutrientes a un cultivo de algas destinadas a la bioenerga.3

BIBLIOGRAFA1. Madrid Vicente, Antonio. Energas Renovables: fundamentos, tecnologas y aplicaciones. Primera edicin. Madrid: AMV ediciones, 2009. 380p. ISBN:167-168-169-170-171-172.3. Damien, Alain. La Biomasa: fundamentos, tecnologas y aplicaciones. Primera edicin. Madrid: AMV ediciones, 2010. 272p. ISBN: 246-247-248-249-250-251-252.2. Ortega Rodriguez, Mario. Energas Renovables. segunda edicin. Paraninfo S.A, 2000. 366p. ISBN: 204-205-206