materiales didÁcticos “bioenergÍa en el medio rural” · 2019-12-23 · proyecto rural...

PROYECTO RURAL BIOENERGY

Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057

IO3 – MATERIALES DIDÁCTICOS “BIOENERGÍA EN EL MEDIO RURAL”

Training Plan on Bioenergy for the agri‐food sector

2017‐1‐ES01‐KA202‐038057

MATERIALES DIDÁCTICOS

“BIOENERGÍA EN EL MEDIO RURAL”

MATERIAL DE APOYO PARA LOS ALUMNOS/AS

(Complementario del material del profesor IO2)

PRODUCTO INTELECTUAL 3 (IO3)

2017‐2019

Esta publicación refleja solamente el punto de vista del autor y la

Comisión Europea no es responsable del uso que de ella pueda hacerse.




ÍNDICE

1. INTRODUCCION A LA BIOENERGÍA Y 6

SUS APROVECHAMIENTOS EN EL MEDIO RURAL

MAPA CONCEPTUAL 7

1.1. NECESIDAD DE UN NUEVO MODELO ENERGÉTICO 8 Y DE DESARROLLO ECONÓMICO

Algunas preguntas previas 8

1.1.1. ALGUNOS CONCEPTOS IMPORTANTES EN RELACIÓN CON 9

LA PROBLEMÁTICA GLOBAL DEL CAMBIO CLIMÁTICO Y SUS SOLUCIONES

1.1.2. CONTEXTO EUROPEO 11

Ficha de trabajo 1.1 15

1.2. INTRODUCCION A LA BIOENERGÍA Y SUS USOS 16


1.2.1. ¿QUÉ ES LA BIOENERGÍA? LA BIOENERGÍA COMO ENERGÍA RENOVABLE 17

QUE NO CONTRIBUYE AL CAMBIO CLIMÁTICO

1.2.2. ¿DE DÓNDE SE OBTIENE LA BIOMASA? 19

1.2.3. PROCESOS DE TRANSFORMACIÓN Y USOS DE LA BIOENERGÍA 21

1.2.4. APROVECHAMIENTO DE LA BIOENERGÍA EN EL MEDIO RURAL 24

Ficha de trabajo 1.2 26

2. USO ENERGÉTICO DE LA MADERA. 31

INSTALACIONES DE BIOCOMBUSTIBLES SÓLIDOS

MAPA CONCEPTUAL 32


2.1. ENERGÍA DE LA MADERA Y BIOCOMBUSTIBLES SÓLIDOS 35

2.1.1. INTRODUCCIÓN 35

2.1.2. TIPOS DE COMBUSTIBLES SÓLIDOS: TRONCOS, ASTILLAS, 36

PELLETS Y MICROASTILLAS




ÍNDICE 2.2. PRODUCCION DE BIOENERGÍA A PARTIR DE 39

BIOCOMBUSTIBLES SÓLIDOS

2.2.1. ESTRATEGIAS PARA LA PRODUCCIÓN DE ENERGÍA 39

2.2.2. PROCESO DE COMBUSTIÓN 39

2.2.3. CONVERSIÓN TÉRMICA, ELÉCTRICA Y COGENERACIÓN. 41

INSTALACIONES PEQUEÑAS Y MEDIAS

Preguntas frecuentes 44

Ficha de trabajo 2 46

3. INSTALACIONES DE BIOGÁS 47

MAPA CONCEPTUAL 48


3.1. ¿QUÉ ES EL BIOGÁS Y A PARTIR DE QUÉ SE OBTIENE? 50

3.2. PROCESOS BIOQUIMICOS Y MICROBIANOS PARA LA 54 PRODUCCION DE BIOGÁS. TECNOLOGÍAS

3.3. PRINCIPALES COMPONENTES DE UNA INSTALACIÓN DE BIOGÁS 55



4. CULTIVOS ENERGÉTICOS 60

MAPA CONCEPTUAL 61


4.1. ¿QUÉ SON LOS CULTIVOS ENERGÉTICOS? 63




ÍNDICE 4.2. PRINCIPALES ESPECIES PARA CULTIVOS ENERGÉTICOS 65

Y LABORES AGRÍCOLAS

4.2.1. CULTIVOS LIGNOCELULÓSICOS 65

4.2.2. CULTIVOS PARA OBTENCION DE BIOCARBURANTES 68

CULTIVOS DE OLEAGINOSAS

CULTIVOS PARA BIOETANOL



GLOSARIO 76

PAUTAS PARA ESTUDIO DE VIABILIDAD de PROYECTO 82 DE IMPLANTACIÓN DE UNA INSTALACIÓN DE BIOENERGÍA




Este producto intelectual (IO3) denominado MATERIALES DIDÁCTICOS “BIOENERGÍA EN EL MEDIO RURAL”,

desarrollado dentro del proyecto RURAL BIOENERGY, incluye los materiales creados específicamente para

estudiantes, los cuales son una parte fundamental del paquete de materiales educativos abiertos (OER)

resultantes del proyecto (PAQUETE DE FORMACIÓN EN BIOENERGÍA RURAL).

Los materiales educativos para estudiantes se han desarrollado siguiendo la estructura de los MÓDULOS

establecidos en el proyecto, tratando de explicar los contenidos teóricos y prácticos relacionados con la

Bioenergía, los diferentes tipos de combustibles, instalaciones y usos en las zonas rurales y los sectores

agrícolas y agroalimentarios.

Aunque como hemos mencionado este material sigue el mismo esquema modular del material para los

profesores (IO2), como no puede ser de otra manera puesto que son materiales complementarios, el presente

material destinado al estudiante tiene un enfoque más didáctico. Tratando de despertar el interés por el tema,

el sentido crítico, las relaciones entre diferentes aspectos, entre otros objetivos pedagógicos, el presente

material incluye dentro de cada uno de los módulos, las siguientes partes específicamente orientadas al

alumno:

Mapa conceptual: Esquema general conceptual de los principales contenidos del tema y sus relaciones

entre ellos. Se pretende facilitar una visión global de los diferentes aspectos desarrollados en cada

unidad, fundamental para que el alumno comprenda el tema. Se presenta al principio de cada módulo

pero es recomendable también su utilización al final como herramienta de apoyo para repasar y fijar

correctamente los conceptos y relaciones principales.

Algunas preguntas previas: Como forma de toma de contacto y con el objetivo de despertar la

curiosidad y el interés en el alumno/a en cada tema se plantean algunas reflexiones o cuestiones

previas, lo cual ayudará también a la autoevaluación final tras haber pasado por el desarrollo de los

contenidos.

Preguntas frecuentes: Se recogen una serie de preguntas habituales y sus respuestas con el fin de

dejar claras las dudas frecuentes que cualquiera podría plantearse y un profesional o productor de

bioenergía debe conocer.

Ficha de trabajo: Con actividades para despertar el pensamiento crítico, recapitulando sobre los

contenidos y en ocasiones profundizando en algunos de ellos.

Además, en la parte del desarrollo de contenidos de cada módulo, sólo se incluyen los contenidos principales,

además de hacerlo de una manera más didáctica, simple y visual que en el material del profesor, por lo tanto,

hemos incluido muchos gráficos y diagramas diácticos.

A continuación del desarrollo modular este material didáctico incluye un GLOSARIO DE TÉRMINOS con una

definición breve de todos aquellos conceptos y términos básicos que el alumno/a debe conocer.

Además este material aporta un breve documento de síntesis con las principales pautas para el desarrollo de

un ESTUDIO DE VIABILIDAD de PROYECTO DE IMPLANTACIÓN DE UNA INSTALACIÓN DE BIOENERGÍA, que se

ha considerado también de gran utilidad para el estudiante.

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

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INTRODUCCIÓN A LA BIOENERGÍA Y SUS APROVECHAMIENTOS EN EL MEDIO RURAL

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71. INTRODUCCIÓN A LA BIOENERGÍA Y SUS APROVECHAMIENTOS EN EL MEDIO RURAL

Mapa conceptual

INTRODUCCION A LA BIOENERGÍA Y SUS APROVECHAMIENTOS EN EL MEDIO RURAL

MATERIAS PRIMAS DE BIOMASA

(Cultivos y Residuos)

FORESTALES

AGRICOLAS

GANADEROS

INDUSTRIAS AGROALIMENTARIAS

INDUSTRIAS FORESTALES

MUNICIPALES

PROCESOS DE TRANSFORMACION Y

TECNOLOGÍAS

USOS DE LA BIOENERGÍA

TÉRMICO (Calefacción, ACS, calor

para procesos e instalaciones…)

ELÉCTRICO

COMBUSTIBLES TRANSPORTE

(Biodiesel, Bioetanol)

Biocombustibles

SÓLIDOS

GASEOSOS

LÍQUIDOS

(Diversificación económica, nuevos ingresos, fijación de población)

EJEMPLOS Y SISTEMAS DE APROVECHAMIENTO RURAL

PROBLEMAS AMBIENTALES

VARIOSCONTAMINACIÓN

AGOTAMIENTO RECURSOS

NATURALES Y COMBUSTIBLES FÓSILES

CAMBIO CLIMÁTICO


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1.1. NECESIDAD DE UN NUEVO MODELO ENERGÉTICO Y DE DESARROLLO ECONÓMICO

Algunas preguntas previas

Las siguientes imágenes muestran algunas de las consecuencias o impactos de uno de los problemas

ambientales más serios a los que nos enfrentamos en la actualidad a nivel global: el cambio climático.

¿En qué consiste el cambio climático? ¿Qué lo provoca? ¿Qué significa para ti? ¿Lo sientes de alguna manera

en tu vida diaria? ¿Crees que es tan serio como para poner en peligro el futuro del planeta en que vivimos?


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1.1.1. ALGUNOS CONCEPTOS IMPORTANTES EN RELACIÓN CON LA PROBLEMÁTICA GLOBAL DEL CAMBIO CLIMÁTICO Y SUS SOLUCIONES

GASES EFECTO INVERNADERO Y CAMBIO CLIMÁTICO

Los gases de efecto invernadero existen de forma natural en la atmósfera pero el rápido aumento de su concentración debido a la actividad antropogénica los ha convertido en una amenaza para el clima. Los gases de efecto invernadero son el dióxido de carbono (CO2), el metano (CH4), el óxido nitroso (N2O), los hidrofluorocarbonos (HFCs), los perfluorocarbonos (PFCs) y el hexafluoruro de azufre (SF6). De todos ellos, es el CO2 el que más contribuye al cambio climático, dado que representa aproximadamente el 80% de las emisiones totales.

La principal fuente de emisión de CO2 es la combustión de combustibles fósiles. Esta se realiza principalmente para la obtención de energía, bien sea energía eléctrica en las centrales de producción de energía o bien sea energía mecánica o térmica, como los motores de combustión interna de los vehículos o las calderas de calefacción de los edificios.

El aumento de las emisiones de CO2 y otros gases de efecto invernadero debido a la combustión de combustibles de origen fósil para las diferentes actividades humanas (transporte, industria, uso doméstico, producción de electricidad, etc) ha provocado el calentamiento global y el cambio climático. Si a esto unimos el agotamiento de los recursos naturales en general y de los yacimientos de combustibles fósiles como el petróleo, el gas natural y el carbón, en particular, ha hecho que se hayan planteado nuevas políticas y estrategias a largo plazo, tanto de la UE como en todo el mundo, para cambiar el modelo energético, introduciendo nuevas fuentes de energía renovables y más limpias, entre las que se encuentra la bioenergía, y surgiendo nuevos modelos de desarrollo económico en los que la bioeconomía y la economía circular toma un gran protagonismo.

Foto: Pixabay. Damos por sentado el medio ambiente pero estamos sometiendo al planeta a procesos

irreversibles que pueden convertir “nuestro hogar” en un desierto.


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BIOECONOMIA

La bioeconomía promueve una forma más inteligente de usar y concebir los recursos biológicos, convirtiendo los recursos renovables procedentes de la tierra o el mar en otros productos o en bioenergía, por ejemplo dando a los residuos una “segunda vida” convirtiéndoles en recursos valiosos generando de esta forma recursos económicos con el cierre del ciclo de producción. Es una forma de preservar la naturaleza y la biodiversidad a la vez que se generan nuevas actividades económicas e ingresos para agricultores, ganaderos, empresarios forestales, pescadores,… promoviendo el empleo, el crecimiento económico y por tanto el desarrollo local en áreas rurales.

ECONOMÍA CIRCULAR

Tomando como ejemplo el modelo cíclico de la naturaleza, la economía circular se presenta como un sistema de aprovechamiento de recursos donde prima la reducción de los elementos: minimizar la producción al mínimo indispensable y apostar por la reutilización de los elementos que por sus propiedades no pueden volver al medio ambiente. Es decir, la economía circular aboga por utilizar la mayor parte de materiales biodegradables posibles en la fabricación de bienes de consumo para que éstos puedan volver a la naturaleza sin causar daños medioambientales tras su vida útil. En los casos que no sea posible utilizar materiales “eco‐friendly” el objetivo será darle una nueva vida reincorporándolos al ciclo de producción y componer una nueva pieza. La economía circular pretende cambiar el paradigma de producir, usar y tirar del actual modelo económico lineal que podría estar llegando a su fin.

Algunos de los principios importantes de la economía circular son:

1. Los residuos se convierten en recursos. Todo el material biodegradable vuelve a la naturaleza y el que no es biodegradable se reutiliza o se recicla. Se reintroducen en el circuito económico aquellos productos o residuos que ya no corresponden a las necesidades iniciales y aprovechar energéticamente los residuos que no se pueden reciclar (valorización).

2. Establecimiento de un modo de organización industrial en un mismo territorio caracterizado por una gestión optimizada de los stocks y de los flujos de materiales, energía y servicios.

3. Energía procedente de fuentes renovables y eliminación de los combustibles fósiles para producir el producto o para reciclar.

ENERGÍAS RENOVABLES Y NO RENOVABLES

Denominamos energías no renovables, a aquellas de cantidad limitada en la naturaleza. Este tipo de energías están englobadas en dos categorías, según su extracción: los combustibles fósiles y los nucleares. Pese a que sean habitualmente las que más contaminen, dado que son las que clásicamente se utilizan y todos sus mecanismos ya están construidos, suponen alrededor de un 80% de la energía mundial. Generan altas emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) y de gases nocivos (SO2, NOx) además de residuos. Las fuentes de energía sólo se encuentran en determinadas zonas del planeta, por lo que su extracción y uso ha dependido históricamente del comercio y colaboración internacional, y por ello ha sido el origen de muchos conflictos bélicos y están sujetas a gran inestabilidad de precios.

Las energías renovables son de uso más reciente, toman como fuente materiales infinitos en la naturaleza ‐por ser inagotables o por su rápida regeneración‐, contaminando menos en el proceso. La energía renovable es la energía procedente de fuentes renovables no fósiles, es decir: energía oceánica, eólica, geotérmica, solar, hidráulica, aerotérmica e hidrotérmica, además de la bioenergía.


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VENTAJAS COMUNES A TODAS LAS ENERGÍAS RENOVABLES

VENTAJAS ESPECÍFICAS DE LA BIOENERGÍA

por ser una energía complementaria a otras necesidades ambientales y sociales

Contribución a la limpieza de los bosques, reducción de los daños por incendios y prevención de la erosión

Aprovechamiento y puesta en valor de residuos

Solución a problemas de eliminación de residuos y prevención de posible contaminación

Diversificación económica rural, creación de puestos de trabajo y fijación de población

Genera balance neutro en emisiones de CO2, y menos emisiones de SO2, NOx frente a combustibles fósiles

Genera menor consumo de energía en el transporte al generarse y consumirse en zonas más próximas

Tiene una menor peligrosidad potencial ante eventuales accidentes durante el transporte

Previene la erosión de tierras “en retirada” o deforestadas que se destinen a cultivos/plantaciones energéticos

1.1.2. CONTEXTO EUROPEO

El nuevo modelo de producción de energía, las perspectivas para el ahorro de energía y la promoción de nuevas fuentes de energía están relacionados con los nuevos modelos económicos, enfocados al desarrollo local sostenible. Un nuevo modelo de producción de energía debe cumplir con los siguientes objetivos: sostenibilidad económica, sostenibilidad medioambiental e importancia del desarrollo local.

La promoción de fuentes de energía renovables como parte de la política de desarrollo local requiere un apoyo financiero importante además de normas legales, estrategias explícitas y objetivos políticos que avalen e impulsen su desarrollo. Es clave la toma de medidas coordinadas entre los sectores de producción y las instituciones competentes (en el campo de la agricultura, el medio ambiente, las operaciones de producción, el ordenamiento territorial, el transporte).

Entre 2005 y 2016, el consumo de energía renovable en la UE aumentó en un 78,6%. Algunas fuentes de energía renovables crecieron exponencialmente. Entre las fuentes de energía renovables, la biomasa o bioenergía total (es decir, madera y carbón, biogás y biocombustibles y residuos municipales) desempeña un papel importante, ya que representó dos tercios (65%) del consumo bruto de energía interior de las energías renovables en la UE‐28 en 2016.

Carácter autónomo

Mayor respeto por el medio ambiente

Creación de mayor nº de puestos de trabajo que las fuentes convencionales

Contribución a la diversificación energética

Fortalecimiento del equilibrio regional por la amplitud geográfica de su distribución


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A continuación recogemos algunas de las Políticas, Estrategias y Directivas existentes en Europa para impulsar el uso de energías renovables y un nuevo modelo energético con menos emisiones de Carbono además de promover un desarrollo económico más respetuoso con el medio ambiente.

ESTRATEGIA EUROPA 2020

La iniciativa Europa 2020 es la estrategia de crecimiento y empleo de la UE en la presente década e insiste en la necesidad de hacer una transición urgente hacia modos eficaces de uso de los recursos naturales. Esto afecta a los consumidores y los productores en áreas como la energía, el transporte, el clima, el medio ambiente, la agricultura, la pesca y la política regional.

La CE ha presentado una propuesta de revisión de las normas obsoletas sobre la fiscalidad de los productos energéticos en la Unión Europea. Con las nuevas normas propuestas se pretende reestructurar las modalidades de imposición de los productos energéticos, a fin de suprimir los actuales desequilibrios y tener en cuenta sus emisiones de CO2 y su contenido energético. Las nuevas normas también tienen como objetivo promover la eficiencia energética y fomentar el consumo de productos más respetuosos con el medio ambiente.

POLÍTICA AGRÍCOLA COMÚN Y ESTRATEGIA FORESTAL DE LA UE

La política agrícola común (PAC) de la UE fue creada en 1962 para mejorar la productividad agrícola, de forma que los consumidores dispongan de un suministro estable de alimentos a precios asequibles, a la vez que se garantice a los agricultores de la UE una vida razonable. En la actualidad debe enfrentarse a más retos, entre los que destacan:

● El cambio climático y la gestión sostenible de los recursos naturales.

● La conservación del paisaje en toda la UE y el mantenimiento de una economía rural viva.

La PAC tiene dos pilares: el apoyo al mercado de productos agrarios y a la renta de los agricultores y la política de desarrollo rural. Entre las prioridades de UE para la política de desarrollo rural se encuentra el promover la eficiencia de los recursos y alentar el paso a una economía hipocarbónica, capaz de adaptarse a los cambios climáticos en los sectores agrícola, alimentario y forestal.

La Comisión Europea presentó una nueva estrategia forestal de la UE (COM (2013) 659) para los bosques y el sector forestal en 2013, en respuesta a las crecientes demandas impuestas a los bosques y a los importantes cambios sociales y políticos que han afectado a los bosques durante los últimos 15 años.

La estrategia es un marco para medidas relacionadas con los bosques y se utiliza para coordinar iniciativas de la UE con las políticas forestales de los Estados miembros. En marzo de 2010, la Comisión Europea adoptó un Libro Verde sobre protección e información forestal en la UE: preparación de bosques para el cambio climático (COM 2010, 66 final). El documento pretendía estimular el debate sobre la forma en que el cambio climático modifica los términos de gestión y protección de los bosques, y cómo la política de la UE debería desarrollarse como consecuencia.

La silvicultura, junto con la agricultura, sigue siendo crucial para el uso de la tierra y la gestión de los recursos naturales en las zonas rurales de la UE, y como base para la diversificación económica en las comunidades rurales. La política de desarrollo rural forma parte de la política agrícola común (PAC) de la UE, que ha sido el principal instrumento para implementar medidas forestales en los últimos años. En este contexto, se estima que el gasto en medidas relacionadas con los bosques, a través del Fondo Europeo Agrícola para el Desarrollo Rural, ascendió a entre 9 y 10.000 millones de euros durante el período 2007‐2013.


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DIRECTIVAS SOBRE ENERGÍAS RENOVABLES

La Directiva 2009/28/CE, del Parlamento Europeo y del Consejo, relativa al fomento del uso de energía procedente de fuentes renovables, establece un marco común y fija objetivos nacionales obligatorios en relación con la cuota de energía procedente de fuentes renovables en el consumo final bruto de energía (cuota mínima de 20% ) y la cuota de energías renovables en el transporte (cuota mínima de 10%).

A partir del 2014 cada estado miembro ha estado obligado a exigir el uso de niveles mínimos de energía procedente de fuentes renovables en los edificios nuevos y en los ya existentes que hagan una renovación importante, así como en los edificios públicos; y a fomentar la utilización de sistemas y equipos de calefacción y refrigeración a partir de fuentes renovables. En el caso de la biomasa se obligó a fomentar las tecnologías de conversión que permitan una eficiencia de conversión de al menos un 85% en aplicaciones residenciales y comerciales y al menos un 70% en industria.

La Comisión controlará el origen de los biocarburantes y biolíquidos consumidos y los efectos de su producción (en especial si la producción de biocarburantes tiene una subida en los productos alimentarios). La Directiva indica que la producción de biocarburantes y biolíquidos debe ser sostenible. Los artículos 17, 18 y 19 incluyen los requisitos de sostenibilidad exigidos a los biocarburantes y biolíquidos así como la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero. Para que el consumo de biocarburantes sea tenido en cuenta en el cumplimiento de los objetivos tiene que proporcionar al menos una reducción del 35% de los gases de efecto invernadero (GEI) con respecto a los carburantes de origen fósil. El umbral mínimo de ahorro de emisiones se eleva al 60% a partir del año 2018. Los biocarburantes y biolíquidos no se producirán a partir de materias primas de elevado valor en cuanto a biodiversidad (bosques, zonas protegidas, prados o pastizales con una rica biodiversidad, tierras con elevadas reservas de carbono).

Para demostrar el cumplimiento de las obligaciones impuestas a los operadores en materia de energías renovables y del objetivo establecido para la utilización de la energía procedente de fuentes renovables en todas las formas de transporte la contribución de los biocarburantes obtenidos a partir de desechos, residuos, materias celulósicas no alimentarias y material lignocelulósico se considerará que equivale al doble de la de otros biocarburantes.

Los requisitos de sostenibilidad de los biocarburantes establecidos en la Directiva de Energías Renovables han sido modificados mediante la aprobación de la Directiva (UE) 2015/1513 del Parlamento Europeo y del Consejo, de 9 de septiembre de 2015, por la que se modifican la Directiva 98/70/CE, relativa a la calidad de la gasolina y el gasóleo, y la Directiva 2009/28/CE, relativa al fomento del uso de energía procedente de fuentes renovables.

MARCO ESTRATÉGICO SOBRE CLIMA Y ENERGÍA PARA EL PERÍODO 2030

Los objetivos fundamentales del marco de clima y energía para 2030 son tres:

al menos 40% de reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero (en relación con los niveles de 1990).

al menos 27% de cuota de energías renovables.

al menos 27% de mejora de la eficiencia energética.

Este marco —adoptado por los dirigentes de la UE en octubre de 2014— tiene como base el paquete de medidas sobre clima y energía hasta 2020 pero además, se ajusta a la perspectiva a largo plazo que contemplan la Hoja de ruta hacia una economía hipocarbónica competitiva en 2050, la Hoja de ruta de la energía para 2050 y el Libro Blanco sobre el Transporte.

Este marco establece un objetivo vinculante de reducción de las emisiones de la UE de al menos 40% en relación con los niveles de 1990 lo que permitirá tomar medidas para conseguir disminuir las emisiones un 80‐95% en 2050, en el contexto de las reducciones que deben realizar los países desarrollados para contribuir al Acuerdo de París. Basándose en la Directiva de eficiencia energética, el Consejo Europeo ha aprobado para 2030 un objetivo de ahorro energético indicativo del 27% pero éste será revisado en 2020 teniendo presente otro del 30%.


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Serán necesarias importantes inversiones que se verían compensadas en gran medida por el ahorro de combustible. Más de la mitad de las inversiones deberían destinarse a los sectores residencial y terciario. Los países con menor nivel de renta tendrían que realizar un esfuerzo relativamente mayor en comparación con su PIB (no obstante, las conclusiones del Consejo Europeo abordan el tema del reparto e incluyen medidas de equidad y solidaridad, que también tratan de garantizar la eficiencia de conjunto).

REINDUSTRIALIZACIÓN DE LA UE 2030: ECONOMÍA CIRCULAR BASADA EN EL MEDIO RURAL

En lo relativo a la sostenibilidad en materia de agricultura, ganadería y desarrollo rural, así como en materia de seguridad alimentaria, la política establecida en la Unión Europea marca la orientación y la estrategia en la mayoría de los aspectos que tiene que ver con la producción agrícola y ganadera, la transformación de los productos agrarios, y el suministro sostenible en cantidad suficiente de los alimentos seguros a los habitantes de la UE, a través de la política agrícola común (PAC).

En el marco del Nuevo Consenso Europeo por el Desarrollo, respecto a la Agricultura, se plantean objetivos centrados en la sostenibilidad de los recursos hídricos, la agricultura, pesca y ganadería sostenible y los sistemas alimentarios sostenibles. Tras una reforma radical en 2013 con el fin de ser más justa, más ecológica, más eficiente y más innovadora, ahora contempla entre sus objetivos principales, con financiación a escala europea (con un 38 % del presupuesto europeo): protege a los agricultores de la excesiva volatilidad de precios y de las crisis de mercado; ayuda a invertir en la modernización de las explotaciones; mantiene comunidades rurales viables, con economías diversificadas; protege el medio ambiente; etc.

MAPA DE RUTA DE LA ENERGÍA PARA 2050 La Comisión Europea ha establecido una hoja de ruta hacia una economía hipocarbónica, con una serie de medidas para esta transición viable y económicamente posible. En 2050, la UE deberá haber reducido sus emisiones de gases de efecto invernadero un 80% en relación con los niveles de 1990, exclusivamente mediante reducciones internas (es decir, sin recurrir a créditos internacionales). Este objetivo está en consonancia con el compromiso europeo de disminuir las emisiones un 80‐95% en 2050, en el contexto de las reducciones que deben realizar los países desarrollados.

Para conseguirlo, antes tendrá que lograr una reducción del 40% en 2030 y del 60% en 2040. Para ahorrar costes más adelante, conviene actuar pronto. Si aplazamos las medidas, tendremos que reducir las emisiones de forma mucho más drástica en una fase posterior. Por ello las etapas previas establecidas son:

Una reducción del 40% en 2030 respecto de los niveles de 1990 (este objetivo ya forma parte del marco para 2030)

Una reducción del 60% en 2040.

Es necesario que contribuyan todos los sectores a la transición hacia una economía baja en carbono: el sector de producción y distribución de electricidad (el sector eléctrico presenta el mayor potencial de reducción, podría eliminar casi por completo las emisiones de CO2 de aquí a 2050); transporte (podrían reducirse más del 60%); edificios (en torno al 90% mejorando la eficiencia energética, aplicando tecnologías de vivienda pasiva y sustituyendo los combustibles fósiles por la electricidad y las energías renovables); industria (industrias de gran consumo de energía podrían reducir en más del 80%) y agricultura (tendrá que disminuir las emisiones procedentes de los fertilizantes, el estiércol y el ganado y puede contribuir al almacenamiento del CO2 en los suelos y los bosques).

La hoja de ruta concluye que la transición hacia una sociedad con bajas emisiones de carbono es viable y económicamente posible, pero requiere innovación e inversiones. Para realizar esta transición, la UE tendría que invertir 270.000 millones de euros adicionales (es decir, una media del 1,5% de su PIB anual) durante los próximos cuarenta años.


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Ficha de trabajo 1.1.

NECESIDAD DE UN NUEVO MODELO ENERGÉTICO Y DE DESARROLLO ECONÓMICO

ACTIVIDAD 1.1.1. ¿Cuál es el principal gas de efecto invernadero y cuál es su principal fuente de emisión?

ACTIVIDAD 1.1.2. La biomasa o bioenergía es una forma de energía renovable. ¿Sabrías explicar por qué?

ACTIVIDAD 1.1.3. Marca con una X en una u otra columna según consideres que se enumera una ventaja común a todas las energías renovables o una específica de la bioenergía.

TODAS LAS E. RENOVABLES

BIOENERGÍA

Carácter autónomo

Respeto por el medio ambiente

Contribución a la limpieza de los bosques y prevención de incendios y erosión

Contribución a la diversificación energética

Fijación de la población rural

Fortalecimiento del equilibrio regional

Solución a problemas de eliminación de residuos y prevención de posible contaminación derivada de ellos

Creación de mayor nº de puestos de trabajo que las fuentes convencionales

ACTIVIDAD 1.1.4. Analiza el siguiente gráfico y saca conclusiones sobre la evolución de las energías renovables en Europa entre 2005 y 2016.

¿Qué tipos de energías renovables han crecido? ¿Cuáles se corresponden con bioenergía? ¿Cómo ha evolucionado cada una de ellas?


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1.2. INTRODUCCION A LA BIOENERGIA Y SUS USOS


¿Tienes claro a qué nos referimos cuando hablamos de bioenergía o de biomasa? Trata de decir lo que representan las siguientes fotografías. ¿Crees que los recursos naturales que representan se pueden transformar en energía utilizable? ¿Cómo?

No es fácil de entender que la bioenergía se considera una energía limpia que no contribuye al cambio climático ¿le encuentras alguna explicación?

¿Qué ventajas e inconvenientes consideras que tiene el uso de la bioenergía frente a los combustibles fósiles?


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1.2.1. ¿QUÉ ES LA BIOENEGÍA? LA BIOENERGÍA COMO ENERGÍA RENOVABLE QUE NO CONTRIBUYE AL CAMBIO CLIMÁTICO.

BIOENERGÍA, BIOMASA Y BIOCOMBUSTIBLES

La bioenergía es la transformación de la materia orgánica o biomasa procedente de diferentes orígenes o actividades para la generación de energía (electricidad, energía térmica o combustibles para el transporte).

La biomasa es cualquier materia orgánica (madera, cultivos, algas, desechos animales) que se puede utilizar como fuente de energía. La biomasa es probablemente nuestra fuente de energía más antigua después del sol. Durante miles de años, las personas han quemado madera para calentar sus hogares y cocinar sus alimentos.

La biomasa obtiene su energía del sol pues toda la materia orgánica contiene energía almacenada del sol. Durante un proceso llamado fotosíntesis, la luz solar proporciona a las plantas la energía que necesitan para convertir el agua y el dióxido de carbono en oxígeno y azúcares. Estos azúcares o carbohidratos, suministran energía a las plantas y a los animales que las comen. La biomasa es una fuente de energía renovable porque sus suministros no están limitados.

La biomasa existe en la fina capa superficial de nuestro planeta llamada biosfera. Representa solo una pequeña fracción de la masa total de la tierra, pero es una enorme reserva de energía, como un almacén continuamente repuesto. La biomasa incluye principalmente árboles y residuos de plantas (por ejemplo, madera, serrín, hojas, ramitas, paja, cáscaras,…) y residuos de animales.

La bioenergía es la energía producida a partir de la conversión de biomasa, donde ésta puede ser utilizada directamente como biocombustible sólido o ser transformada en biocombustible líquido y/o gases.


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BIOENERGÍA Y BALANCE NEUTRO EN EMISIONES DE CO2

Para entender que la bioenergía es una energía limpia que se considera que no interfiere en el cambio climático, es necesario saber que existe un equilibrio del ciclo del carbono en el planeta. Mediante la fotosíntesis las plantas absorben el CO2 y lo acumulan en los tejidos vegetales. Posteriormente los animales herbívoros se alimentan de estos vegetales, de los que obtienen energía para después, siguiendo las cadenas tróficas, transferirla a los demás niveles de la cadena alimenticia; por un lado, es devuelta a la atmósfera como dióxido de carbono mediante la respiración, por otro, se deriva hacia el medio acuático, donde puede quedar como sedimentos orgánicos o carbonatos y bicarbonatos. Además de la actividad que llevan a cabo los reinos vegetal y animal en el ciclo del carbono también entra el carbono liberado mediante la putrefacción y la combustión. Precisamente este equilibrio natural se está rompiendo debido a que la actividad humana ha elevado el nivel de carbono en la atmósfera, sobre todo por la quema de combustibles fósiles (carbón, petróleo o gas natural) para producir energía. El resultado es que emitimos más dióxido de carbono del que el planeta puede absorber.

Se considera que la biomasa tiene un balance neutro en emisiones de CO2 y su combustión no contribuye al aumento del efecto invernadero, ya que el CO2 emitido ha sido captado de la atmósfera previamente por las plantas mediante la fotosíntesis.


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1.2.2. ¿DE DÓNDE SE OBTIENE LA BIOMASA?

MATERIAS PRIMAS Y FUENTES DE BIOMASA

La base del recurso de biomasa proviene de actividades forestales, agrícolas, ganaderas y de industrias conexas; suele clasificarse como recurso primario cuando su origen es la cosecha directa de bosques o cultivos; como recurso secundario, cuando se trata de residuos de las industrias forestales, agrícolas o ganaderas; y como terciario, cuando su origen son residuos urbanos.

La bioenergía puede obtenerse a partir de cultivos agrícolas o forestales producidos específicamente con este fin o bien a partir de residuos derivados de actividades agrícolas, ganaderas, forestales, industriales y municipales.

Las ventajas que tiene la utilización de residuos para la producción de bioenergía en el medio rural son:

Reducen los problemas ambientales (por ejemplo, las emisiones derivadas de la quema a campo abierto).

Son una fuente adicional de ingresos para los agricultores ‐ generación de ingresos.

Representan una alternativa para el desarrollo rural.

Representan un sistema de energía basado en la comunidad.

Frente a lo que puede ocurrir en el caso de la utilización de cultivos, no se produce competencia con la producción de alimentos y se evita el cambio de uso de la tierra de cultivo ofreciendo muchos recursos los residuos de biomasa de tierras agrícolas existentes.


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CLASIFICACIÓN DE LAS MATERIAS PRIMAS DE BIOENERGÍA POR SU ORIGEN

ORIGEN FORESTAL Cultivos forestales: especies principalmente

leñosas cultivadas en terreno forestal. Chopos, pinos y otras coníferas, etc.

Aprovechamientos forestales: biomasa originada como producto de las operaciones silvícolas en las masas forestales que precisen de permiso de corta o plan de ordenación para su extracción.

Copas, ramajes, tocones, etc.

Residuos forestales: biomasa residual generada en la limpieza y en el mantenimiento de las masas forestales y los espacios verdes.

Restos de podas, entresacas, talas y aclareos: cortezas, ramas, hojas, agujas, copas de árboles, etc.

ORIGEN AGRÍCOLA

Cultivos agrícolas: especies herbáceas o leñosas producidas mediante las actividades de cultivo en terreno agrícola.

Soja, girasol, cereales, colza, remolacha, etc.

Residuos agrícolas: biomasa residual originada durante el cultivo y primera transformación de productos agrícolas.

Restos de podas de frutales y viñedos, paja de cereal, etc.

ORIGEN GANADERO

Residuos orgánicos de explotaciones ganaderas. Se trata principalmente de la mezcla de deyecciones y la cama de ganado.

Estiércol, purines, gallinaza, etc.

ORIGEN INDUSTRIAL

Subproductos y residuos de industrias agroalimentarias: producción de aceite de oliva o de semillas, procesado de cítricos, industria vinícola y alcoholera, azucarera, conservera, cervecera, mataderos, cárnicas, lecheras, etc.

Cáscara frutos secos, semillas, huesos de aceituna, orujos, sueros, restos de carnes, residuos de industria cervecera, orujos, alpechines, etc.

Subproductos y residuos procedentes de instalaciones industriales del sector forestal: industrias forestales de primera y segunda transformación (serrerías, carpinterías, etc.), subproductos de la industria de la celulosa (lejías), procedentes de la recuperación de materiales lignocelulósicos.

Cortezas, virutas, serrín, palés, materiales de construcción, etc. lejía negra, lejía marrón, lodos de fibra, lignina, aceite de resina, etc.

ORIGEN MUNICIPAL

La fracción biodegradable de los residuos sólidos urbanos que se generan diariamente en todas las localidades. Además se incluyen en esta categoría residuos de depuradora de aguas residuales y de hoteles, restaurantes, cafeterías, etc.

Restos sólidos orgánicos de la basura doméstica, lodos de depuradoras de aguas residuales, aceites de fritura, etc.


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1.2.3. PROCESOS DE TRANSFORMACIÓN Y USOS DE LA BIOMASA

La energía obtenida de la biomasa se puede utilizar para diferentes fines:

Producción de calor, principalmente calefacción o agua caliente sanitaria (ACS), usado en las propias instalaciones (agro‐ganaderas o en los procesos industriales) o en redes de calor (district heating) abasteciendo de calefacción y agua caliente a conjuntos de viviendas y edificaciones, a barrios o incluso pueblos y ciudades enteras.

Generación eléctrica (en pequeña escala para autoconsumo pero más habitualmente en grandes centrales eléctricas para verter a la red).

Producción de biocombustibles líquidos, como biodiesel y bioetanol, que podrían cubrir gran parte de nuestras necesidades de combustible de transporte en el futuro para automóviles, camiones, autobuses, aviones y trenes.

A parte de los procesos mecánicos que consisten en la transformación física de la biomasa, con el objeto de producir combustibles homogéneos o de mayor densidad (como por ejemplo los pellets) existen tres grandes tipos de procesos que permiten obtener a partir de biomasa y a través de diferentes tecnologías, biocombustibles ya sea en estado sólido, líquido o gaseoso (a partir de los que finalmente obtener calor, electricidad o combustibles para el transporte):

1. Procesos termoquímicos

2. Procesos bioquímicos o biológicos

3. Procesos químicos

Diferentes procesos de transformación de la biomasa para la producción de

calor, electricidad o combustibles

Calor Electricidad Combustible


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1.‐ Procesos termoquímicos.

Los procesos de conversión termoquímica utilizan el calor como mecanismo principal para convertir la biomasa en otra forma química. Se basan en la descomposición térmica de la biomasa, en ausencia o carencia de oxígeno,

a través de procesos como la combustión, pirólisis o gasificación.

COMBUSTIÓN

La quema de biomasa es el proceso más desarrollado y aplicado con mayor frecuencia para obtención de calor, energía mecánica o electricidad. Es el proceso de oxidación a temperaturas entre 600°C y 1.300°C que genera CO2, agua y cenizas. Se requiere un contenido de humedad de la biomasa <50%. Se utilizan como equipos de proceso estufas, hornos, calderas, turbinas de vapor, turbogeneradores y la conversión neta de bioenergía tiene una eficiencia del 20% al 40%.

COGENERACIÓN ‐ CALOR Y ELECTRICIDAD COMBINADOS (CHP): La conversión térmica que integra la producción de calor y electricidad utilizables. Esta tecnología es altamente eficiente: proporciona mayores niveles de rendimiento de energía por unidad de biomasa consumida en comparación con las instalaciones que generan energía únicamente.

GASIFICACIÓN

Conversión de la materia prima sólida de biomasa en gas combustible o gas de alimentación química (gas de síntesis). Se somete a la biomasa a temperaturas entre los 600°C y 1.500°C en ausencia de oxígeno. Se originan productos gaseosos que constituyen una mezcla conocida como gas de síntesis, syngas o gas pobre (compuesto fundamentalmente por nitrógeno, monóxido de carbono, dióxido de carbono, metano e hidrógeno en

proporciones variables.

PIRÓLISIS

La pirólisis es la descomposición térmica de materiales a temperaturas elevadas en una atmósfera inerte: conversión de material orgánico en un sólido rico en carbono y materia volátil mediante calentamiento en ausencia de oxígeno. En general, la pirólisis de sustancias orgánicas produce productos volátiles y deja un residuo sólido enriquecido en carbono, carbón. La pirólisis es la base de varios métodos para producir combustible a

partir de biomasa, es decir, biomasa de lignocelulosas.

2.‐ Procesos biológicos o bioquímicos.

La conversión bioquímica hace uso de las enzimas de las bacterias y otros microorganismos para descomponer la biomasa en combustibles gaseosos o líquidos, como el biogás o el bioetanol. En la mayoría de los casos, se usan microorganismos para realizar el proceso de conversión: digestión anaeróbica y fermentación y

compostaje.

DIGESTIÓN ANAERÓBICA

La digestión anaeróbica es un proceso natural y es la conversión microbiológica de la materia orgánica a metano en ausencia de oxígeno.

Comparación de una planta normal de producción de electricidad y una planta de cogeneración (calor y electricidad)


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La descomposición es causada por la acción bacteriana natural en varias etapas. Se lleva a cabo en una variedad de ambientes anaeróbicos naturales, que incluyen sedimentos de agua, suelos con acumulación de agua, aguas termales naturales, respiraderos termales oceánicos y el estómago de varios animales (por ejemplo, vacas). La materia orgánica digerida que resulta del proceso de digestión anaeróbica generalmente se llama digerido.

La digestión anaeróbica se utiliza como parte del proceso para tratar desechos biodegradables y lodos de aguas residuales. Como parte de un sistema integrado de gestión de residuos, la digestión anaeróbica reduce la emisión de gases de vertedero a la atmósfera. Los digestores anaeróbicos también pueden alimentarse con cultivos energéticos específicos, como el maíz. El proceso produce un biogás, que consiste en metano, dióxido de carbono y rastros de otros gases contaminantes. Este proceso tiene lugar en un digestor (un recipiente anaerobio, calentado, sellado). El tanque de digestión se calienta y se mezcla bien para crear las condiciones ideales para la conversión de biogás. Este biogás se puede usar directamente como combustible, en motores combinados de calor y energía (CHP) o se puede actualizar a biometano con calidad de gas natural. El digestato rico en nutrientes también producido puede usarse como fertilizante para el suelo.

FERMENTACIÓN

La fermentación es un proceso anaeróbico (que se produce en ausencia de oxígeno) que descompone la glucosa dentro de los materiales orgánicos. Es una serie de reacciones químicas que convierten los azúcares en etanol.

El proceso de fermentación básico implica la conversión de la glucosa (o carbohidrato) de una planta en un alcohol o ácido. La levadura o las bacterias se agregan al material de la biomasa, que se alimenta de los azúcares para producir etanol (un alcohol) y dióxido de carbono. El etanol se destila y se deshidrata para obtener una mayor concentración de alcohol para lograr la pureza requerida para el uso como combustible automotriz. El residuo sólido del proceso de fermentación se puede utilizar como alimento para el ganado y en el caso de la caña de azúcar; el bagazo se puede utilizar como combustible para calderas o para la posterior gasificación.

El futuro pertenece al bioetanol producido a partir de biomasa de lignocelulosas, no a partir de almidón de maíz o caña de azúcar.

3.‐ Procesos químicos.

Se puede usar una variedad de procesos químicos para convertir la biomasa en otras formas, como producir un combustible que se use, transporte o almacene más convenientemente, o para explotar alguna propiedad del proceso en sí. Operaciones básicas para la transformación del material mediante reacciones químicas y conversiones catalizadas químicamente. Actualmente, el proceso químico empleado para la producción de biodiésel (metil ésteres de ácidos grasos) es la transesterificación.

TRANSESTERIFICACIÓN

Convencionalmente el biodiesel se produce a partir de aceite a través del proceso de transesterificación o alcoholisis. Este proceso consiste en combinar el aceite, normalmente aceite vegetal vegetal (colza, soja, mostaza, lino, girasol, canola, aceite de palma, cáñamo, jatropha), con un alcohol ligero, normalmente metanol, obteniendo como principal subproducto la glicerina, que puede ser aprovechada en aplicaciones diversas.

Tipo de tecnología a emplear en el aprovechamiento de la biomasa según su origen.

TIPO DE BIOMASA

TECNOLOGÍAS

P. TERMOQUÍMICOS P. BIOQUÍMICOS P. QUÍMICOS

COMBUSTIÓN GASIFICACIÓN PIRÓLISIS DIGESTION ANAEROBIA FERMENTACIÓN TRANS‐ESTERIFICACION

FORESTAL X X

AGRÍCOLA X X X

GANADERA X X

INDUSTRIAL X X X X

URBANA X X X X


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1.2.4. APROVECHAMIENTO DE LA BIOENERGÍA EN EL MEDIO RURAL

La bioenergía puede representar un nuevo motor de la economía rural debido a su capacidad de generación

de empleos que tiene este aprovechamiento. Se estima que se pueden crear 135 puestos de trabajo

directos por cada 10.000 habitantes usuarios de biomasa, frente a los 9 que se crean utilizando petróleo o

gas natural (Miguel Trossero, FAO). Es decir, la capacidad de generación de empleo de la bioenergía es 14

veces superior que los combustibles fósiles.

En el sector forestal el uso de la bioenergía contribuye a una gestión forestal sostenible, siendo

perfectamente compatible además con otros usos industriales. El aprovechamiento de los residuos

forestales tras las talas mejora el problema de la infrautilización de los montes y reduce el riesgo de

incendios. Un mayor aprovechamiento de las masas forestales aumentaría la productividad de los montes

y mejoraría las condiciones socio‐económicas del territorio. En Europa, se aprovecha de media el 61% del

crecimiento anual de las masas, y en los países nórdicos, casi el 90% gracias a lo cual se ha podido dinamizar

la economía reteniendo población en el medio rural. Esto da una idea de las enormes posibilidades en los

países del sur de Europa donde la productividad potencial de los bosques mucho mayor, por ser hasta 3

veces más largo el largo período vegetativo en estas latitudes.

Pero además en el medio rural existe un enorme potencial de aprovechamiento de diferentes residuos de

las diversas actividades agrícolas, ganaderas y de la industria agroalimentaria de transformación. Son

muchos los ejemplos de residuos y subproductos con potencial energético: orujillos, alpechines y huesos

de aceituna como restos de la industria olivarera; restos de podas de frutales; sarmientos de vid, restos

de piel y granos de uva, raspones y escobajos de uva como restos de la actividad vitivinícola; sueros de

leche y otros restos y lodos de la industria vinícola, cervecera y agroalimentaria en general; purines y

otros estiércoles ganaderos; pajas de cereal y otros restos de actividades agrarias; residuos de la industria

cárnica; restos del sustrato de cultivo de champiñón, y muchos más.

Finalmente también existe la posible actividad económica agrícola destinada a cultivos explotados con el

único objetivo de la obtención de biomasa: cultivos energéticos, cultivos agrícolas o forestales de especies

vegetales de crecimiento rápido que se plantan con el objetivo de su recolección para obtención de energía

o como materia prima para la obtención de otras sustancias combustibles.

Como ya hemos visto, el empleo de los residuos agrícolas, ganaderos, forestales y agroalimentarios como

bioenergía aparte de resolver el problema de la eliminación de estos residuos (debido a que no se sabe qué

hacer con ellos en algunas ocasiones los desechos se descargan y amontonan indiscriminadamente, lo que

produce olores y contaminación del suelo, el aire y el agua) implica la valorización económica de un recurso

nuevo que puede suponer un ingreso económico o ahorro importante si se emplea para autoconsumo.

Estos desafíos, entre otros, podrían convertirse en oportunidades utilizando los desechos para generar

varios productos para uso propio o para ventas lo cual también ofrece a los agricultores una forma de

amortiguador de la posible fluctuación de los precios. Donde haya caídas en de precios, los ingresos por los

desechos podrían proporcionar un apoyo adicional interesante.

Otro aspecto que merece atención se refiere a los posibles modelos organizativos de las cadenas

energéticas, su efecto en las condiciones de las nuevas oportunidades para el desarrollo de las granjas

agrícolas, así como su papel en los modelos separados. Para ello, describiremos tres modelos básicos,

revelados en los últimos años:


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1. El modelo de producción de energía de tipo de circuito cerrado (es decir, para satisfacer las

necesidades de la familia/la granja). La empresa agrícola produce la energía necesaria y la

consume por completo. La energía térmica, necesaria para el calentamiento de las instalaciones

residenciales y de la empresa, puede producirse, por ejemplo, mediante pequeñas calderas que

utilizan madera residual, madera fragmentada o pellets o, mediante paneles solares. La necesidad

de electricidad puede satisfacerse con techos fotovoltaicos o mini instalaciones de energía eólica.

En este caso, el empresario logrará una economía energética considerable ya que utiliza productos

o subproductos de la granja o fuentes de energía natural. Obviamente, debe hacerse una

evaluación cuidadosa de los costes de instalación, de los beneficios logrados y de las condiciones

de amortización de la inversión.

2. El modelo de venta de materiales de desecho para la producción de energía. Es una actividad

empresarial, cuyas características difieren según el tipo de organización de la cadena de

producción. Como ya hemos mencionado, en el caso de la producción de energía industrial en

grandes centrales eléctricas que, en la mayoría de los casos, están lejos de las instalaciones para la

producción de material de desecho, las compañías agrícolas se verán seriamente perjudicadas

debido a que el coste del procesamiento y transporte de los desechos o materiales disminuirán

considerablemente el valor agregado para el productor.

Diferente es la situación con las instalaciones de pequeña y mediana escala, implementadas a

niveles locales y caracterizadas por una cadena de producción corta, en la que también participan

los productores. Esto disminuye el efecto ambiental negativo y asegura mayores ingresos para los

agricultores. Este es el caso, por ejemplo, de las redes de calefacción, que se alimentan con leña,

que se utilizan para calentar pequeños municipios, estructuras públicas o áreas residenciales. En

este caso, el origen local del material de desecho y la negociación directa del precio entre los

participantes en la cadena de producción asegura un mayor valor agregado para el productor.

3. El modelo de venta de energía. En los últimos años se estableció el modelo de venta de energía de

las granjas agrícolas. En este caso tenemos tipos de organización más o menos complejos. El caso

más simple, al que llamaremos "calienta a tu vecino", es el caso de las empresas, que construyen

pequeñas redes de calefacción que satisfacen las necesidades del negocio y también proporcionan

calefacción a los vecinos más cercanos. En otros casos, los empresarios crean pequeñas cadenas de

producción de circuito cerrado, proporcionando así a sus clientes una instalación, material de

desecho y mantenimiento de la instalación.

Se ha acumulado experiencia de vanguardia de asociaciones o cooperativas agrícolas, dedicadas a

la producción de energía. Estos son realmente negocios de agro‐energía donde los agricultores

suministran material de desecho para el negocio y poseen una participación en sus ganancias, ya

sea directamente o mediante la recuperación de energía (por ejemplo, biocombustibles).

En conclusión, podemos decir que la producción de energía a partir de fuentes renovables es una buena

oportunidad para las empresas agrícolas. La rentabilidad y la ganancia de esta actividad dependen del

éxito con que se manejen las fases separadas de la cadena de producción.


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Ficha de trabajo 1.2.

INTRODUCCIÓN A LA BIOENERGÍA Y SUS USOS 1/5

ACTIVIDAD 1.2.1. Completa la siguiente tabla con 5 ejemplos de materias primas de cada origen a partir de las cuales se pueda obtener bioenergía.

ORIGEN DE BIOMASA

EJEMPLOS DE MATERIAS PRIMAS

FORESTAL

AGRÍCOLA

GANADERA

INDUSTRIAL

URBANA

ACTIVIDAD 1.2.2. Indica cuáles de los siguientes residuos son susceptibles de procesos de transformación termoquímicos y cuáles son más apropiados para procesos biológicos:

Procesos ……………………………………….. Procesos …………………………………………

Procesos …………………………………………


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Ficha de trabajo 1.2. INTRODUCCIÓN A LA BIOENERGÍA Y SUS USOS 2/5

ACTIVIDAD 1.2.3. Completa el siguiente texto con biomasa SECA o biomasa HÚMEDA:

“La se puede quemar para producir calor o electricidad. También puede gasificarse para producir metano, hidrógeno y monóxido de carbono, o se puede convertir en un combustible líquido. La como el estiércol de ganado, los lodos de depuradora o los desechos de la industria alimentaria, puede fermentarse para producir biogás”.

ACTIVIDAD 1.2.4. Explica el siguiente esquema de producción y uso de bioenergía

a) ¿Cuáles son las materias primas? b) ¿En qué consiste el proceso de transformación? c) ¿Qué tipo de biocombustible se obtiene? d) ¿Se obtiene algún otro producto del proceso? e) ¿Cuáles son los posibles usos finales de la energía?


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ACTIVIDAD 1.2.5. Lee el siguiente texto que recoge algunos ejemplos concretos de aprovechamientos de la bioenergía en el medio rural. Señala que ejemplo de uso te ha parecido más…. (Indica por qué).

A continuación se exponen algunos aprovechamientos clasificando los biocombustibles según sean sólidos o líquidos‐gaseoso y se incluyen algunos ejemplos de aplicaciones en los sectores agroalimentarios.

BIOCOMBUSTIBLES SÓLIDOS

Los combustibles sólidos obtenidos de biomasa que pueden usarse con fines de producción de calor no son sólo los cultivos forestales o los restos de actividades forestales; existe una gran diversidad de restos y/o subproductos de actividades agrícolas y de la industria agroalimentaria con gran potencial.

Para uso térmico. Las aplicaciones térmicas de la biomasa se pueden realizar principalmente a través de calderas, estufas o chimeneas. Las calderas son los únicos equipos capaces de dar al mismo tiempo calefacción y agua caliente sanitaria, mientras que las estufas y chimeneas permiten calentar la estancia en la que se encuentran ubicadas.

Los combustibles sólidos también pueden utilizarse dentro del sector agroalimentario para producción de la calefacción y/o el agua caliente necesarios en los procesos de producción de granjas y explotaciones ganaderas, industrias vinícolas, alimentarias, etc. A continuación incluimos algunos ejemplos:

Empleo de residuos del proceso vitivinícola como biocombustibles sólidos en Bodegas. Los residuos empleados van desde los sarmientos de las podas de las vides, hasta los toneles en desuso pasando por los raspones o restos de los racimos tras el prensado. A través de la combustión de biomasa en caldera se consigue la climatización de las instalaciones y se obtiene el agua caliente sanitaria y el agua que se usa en los procesos industriales de las bodegas.

Uso de biomasa en granjas porcinas, avícolas, etc. Se pueden sustituir las calderas de combustibles convencionales como gasoil por calderas de biomasa (de pellets o polivalentes que admiten diferentes biocombustibles sólidos) para producir la climatización necesaria en algunos tipos de granjas (áreas de maternidad).

Aprovechamiento del hueso de aceituna como biocombustible sólido. El hueso de aceituna es un combustible de unas características excelentes: elevada densidad, humedad en torno al 15%, granulometría muy uniforme y poder calorífico en torno a 4.500 kcal/kg en base seca. Es muy adecuado para usos térmicos, tanto en el sector industrial como doméstico y residencial. Tradicionalmente se ha utilizado en calderas de industrias del olivar, tanto almazaras como extractoras. También se ha usado en otros sectores como el sector industrial cerámico, granjas, etc. En la actualidad cada vez están cobrando más importancia los usos en el sector doméstico y residencial para suministro de agua caliente sanitaria y calefacción.

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EJEMPLOS CONCRETOS DE APROVECHAMIENTOS EN EL MEDIO RURAL


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La tecnología ha experimentado un gran avance, importándose en la actualidad equipos con muy alto rendimiento y bajos niveles de emisiones. Para facilitar el acopio de combustible se está comenzando a comercializarse el hueso en sacos de 15 kg, de fácil distribución y manejo, óptimo para su uso en el sector doméstico, y con un precio considerablemente menor al de otros combustibles de similares prestaciones, como el pellets de madera.

Una opción especialmente interesante son las redes de calor, que por su mayor eficiencia energética y el aprovechamiento de las economías de escala, permiten llegar a un mayor número de usuarios. Existen ejemplos de estas redes de calor, desde instalaciones de 400 kW de potencia y varios cientos de metros de tuberías (que dan servicio a varios edificios particulares o municipales, centros deportivos, piscinas, complejos comerciales e incluso industrias) hasta instalaciones de alrededor de 15 MW y más de 10 km de red, como las que ya están en funcionamiento en muchos pueblos y ciudades. Este tipo de instalaciones están muy extendidas en el Centro y Norte de Europa. Un “District Heating” consta de tres elementos principales: la central térmica, la red de distribución y los sistemas de conexión de la red de calefacción y/o ACS con los elementos de consumo de cada usuario. El sistema se completa con los elementos necesarios de control para asegurar las condiciones de suministro, los niveles de emisiones y la medida de los consumos de los usuarios.

Para generación de electricidad. La producción de electricidad precisa de sistemas aún más complejos dado el bajo poder calorífico de la biomasa, su alto porcentaje de humedad y su gran contenido en volátiles. Para ello se necesitan centrales térmicas específicas con grandes calderas, con volúmenes de hogar mayores que si utilizara un combustible convencional, que conllevan inversiones elevadas.

La gran demanda de combustible de este tipo de plantas obliga a asegurar un abastecimiento continuo, que tiene la dualidad de encarecer su precio por la distancia a la que se debe buscar el suministro, pero también puede reducirlo al adquirir grandes cantidades. En algunas plantas de producción eléctrica la mayor parte de la potencia instalada procede de instalaciones ubicadas en industrias que tienen asegurado el combustible con su propia producción. Es el caso de la industria papelera y, en menor medida, de otras industrias forestales y agroalimentarias, que aprovechan los residuos generados en sus procesos de fabricación para reutilizarlos como combustibles.

Una de las explicaciones para este escaso avance es la inexistencia de cultivos energéticos que suministren combustible de manera continuada, en cantidad y calidad, a determinadas plantas.

Con el fin de mejorar el rendimiento de las instalaciones y por tanto su rentabilidad económica, la innovación tecnológica en este campo está orientada hacia el desarrollo de la gasificación de biomasa y posterior conversión en electricidad a través de motogeneradores u otros sistemas de combustión del gas de síntesis producido. Otra posibilidad es la co‐combustión de biomasa, es decir, la combustión conjunta de biomasa y otro combustible en centrales térmicas ya instaladas.

Entre los combustibles más utilizados en aplicaciones eléctricas se encuentran los residuos de la industria del aceite de oliva como el orujo y el orujillo, existiendo plantas de gran tamaño en los países mediterráneos que se alimentan de estos combustibles:

o Orujo: Subproducto del proceso de obtención del aceite de oliva en las almazaras por centrifugación o por prensado. Se puede destinar a la producción de energía eléctrica, previo secado hasta una humedad aproximada del 40% para facilitar la combustión del mismo.

o Orujillo: El orujo, una vez secado y sometido al proceso de extracción de aceite, se transforma en orujillo. Se trata de un subproducto con una humedad en torno al 10% que tiene unas buenas propiedades como combustible, con un poder calorífico en torno a 4.200 kcal/kg en base seca, y que puede utilizarse tanto para generación de energía térmica en industrias como para generación de energía eléctrica.


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Las industrias forestales y otras industrias agroalimentarias (como por ejemplo las maicerías y las alcoholeras) también tienen su cuota de importancia al producir energía eléctrica con sus propios residuos (astillas, serrín, cascarilla de arroz, granilla de uva,…). Una de las mayores plantas eléctricas de biomasa en España se sitúa en Sangüesa (Navarra), en este caso alimentada con paja de cereal. Otro ejemplo lo tenemos en Biomasa de Cantabria donde se aprovecha como biomasa fundamentalmente biomasa forestal procedente de los restos de la tala de eucaliptos y otras especies forestales de crecimiento rápido.

BIOCOMBUSTIBLES LÍQUIDOS O GASEOSOS

Genéricamente llamados biocombustibles líquidos hacen referencia a todos los combustibles, tanto líquidos como gaseosos, que se obtienen a partir de la biomasa y que pueden ser utilizados para cualquier aplicación energética, ya sea térmica, eléctrica o mecánica, para alimentar calderas y motores de combustión interna (Otto y diésel). No obstante los términos comúnmente empleados para su definición son: biocarburantes (biocombustible líquido o gaseoso empleado para el transporte) y biolíquidos (biocombustibles líquidos o gaseosos destinados a usos energéticos distintos del transporte).

Biogás para uso térmico y eléctrico.El biogás (gas compuesto principalmente por metano CH4 y dióxido de carbono CO2, en proporciones variables dependiendo de la composición de la materia orgánica a partir de la cual se ha generado) tiene unas enormes posibilidades en el sector agroalimentario pues las principales fuentes de biogás son los residuos ganaderos y agroindustriales aunque también los lodos de estaciones depuradoras de aguas residuales urbanas (EDARs) y la fracción orgánica de los residuos domésticos.

El biogás es la única energía renovable que puede usarse para cualquiera de las grandes aplicaciones energéticas: eléctrica, térmica o como carburante.

Puede canalizarse para su uso directo en una caldera adaptada para su combustión y así producir calor en procesos industriales o para viviendas. Puede inyectarse previa purificación hasta biometano en las infraestructuras de gas natural existentes, tanto de transporte como de distribución.

El biogás puede utilizarse como combustible en una instalación de cogeneración de energía eléctrica y térmica. Básicamente se trata de un motor de gasolina conectado a un generador. El motor activa el generador que a su vez produce la electricidad. Como resultado de la combustión interna, el motor a gas genera también calor. El motor libera dicho calor a través de los gases de escape y del agua refrigerante. Los intercambiadores permiten capturar y utilizar esta energía termal de forma productiva ya que la temperatura del agua alcanza los 90ºC.

La industria agroalimentaria necesita gran cantidad de energía eléctrica y térmica que la producción de biogás puede satisfacer. Ejemplos en el sector agroalimentario y forestal:

o Utilización de biogás en pequeñas empresas agroalimentarias a pequeña escala para autoconsumo, por ejemplo para producción de calor necesario en las maternidades de las granjas, además de la producción de energía eléctrica. El problema es que al tratarse de PYMES la producción de residuos o subproductos susceptibles de producir biogás es pequeña; esto requiere la adaptación de la tecnología a plantas de pequeña escala y/o la asociación de varias granjas o industrias agroalimentarias para producción conjunta. Tiene la ventaja de que el fertilizante obtenido además es muy interesante para las explotaciones agrícolas. Hay muchos ejemplos de casos de éxito de plantas a pequeña escala.

o Existen plantas de biogás adaptables a pequeñas explotaciones ganaderas (compactas, modulares, de fácil instalación y operación simple para las explotaciones ganaderas gallegas de tamaño pequeño y medio, que permitiera valorizar los residuos orgánicos mediante la producción de biogás y de un fertilizante que pueda ser usado in situ en las propias explotaciones que permite la obtención de biogás con un contenido en metano de hasta el 64% que puede ser empleado como combustible en motores para generación de calor y electricidad. Además, el digestato líquido resultante muestra mejores capacidades fertilizantes que el purín de origen.

o Producción de biogás para producir electricidad utilizando residuos y subproductos varios con alto contenido en agua: sueros (subproducto de la industria láctea) estiércoles y purines del sector porcino y otros subproductos de origen agroalimentario (restos de la industria vitivinícola y cervecera.


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USO ENERGÉTICO DE LA MADERA.

INSTALACIONES DE BIOCOMBUTIBLES SÓLIDOS

2


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322. USO ENERGÉTICO DE LA MADERA. INSTALACIONES DE BIOCOMBUSTIBLES SÓLIDOS

Mapa conceptual

USO ENERGÉTICO DE LA MADERA. INSTALACINES DE BIOCOMBUSTIBLES SÓLIDOS

ACTIVIDADES FORESTALESAGRICULTURA

ACTIVIDADES INDUSTRIALES

TRONCOS DE MADERA ASTILLAS PELLETS MICROASTILLAS

Sistemas control calidad de biocombustibles

PROCESO DE COMBUSTIÓN

Secado Descomposición térmica Combustión

CONVERSIÓN TÉRMICA, ELÉCTRICA Y COGENERACIÓN

INSTALACIONES PEQUEÑAS Y MEDIAS

DEPÓSITOS DE ALMACENAMIENTO

CALDERAS(de combustión de fondo o de

combustión inversa, de rejilla

inclinada o móvil, de alimentación

automática…)

EQUIPOS de COGENERACIÓN

CALOR

CALOR Y

ELECTRICIDAD


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Cuando hablamos de energía de la madera ¿a qué tipo de combustibles sólidos más habituales en el mercado nos referimos? ¿De dónde se obtienen? ¿Para qué usos concretos pueden utilizarse?

En muchos Estados miembros de la UE la madera es la fuente de energía más importante de las energías

renovables. ¿Cuáles crees que pueden ser los 6 países europeos con un consumo más alto de esta energía?

Comprueba si has acertado. Analiza el gráfico anterior que representa el porcentaje de madera y productos

de madera en el consumo de energía en diferentes países de Europa (dentro del total de energía y dentro

de la energía renovable).


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De acuerdo a los datos anteriores:

¿Cuáles son los 6 países que consumen más energía de la madera?

¿Cuál es el porcentaje de energía a partir de madera que consume tu país?

o Dentro del total de fuentes de energía

o Dentro de la energía procedente de fuentes renovables

Madera como fuente de energía en Europa en 2016.


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2.1. ENERGÍA DE LA MADERA Y BIOCOMBUSTIBLES SÓLIDOS

2.1.1. INTRODUCCIÓN

Con los términos “biocombustibles sólidos” nos referimos a la madera y los productos derivados de ella pero también a la biomasa vegetal procedente de cultivos lignocelulósicos utilizados para la producción de energía.

Las fuentes de esta energía son muy importantes y se obtienen de:

1. Actividades forestales (cultivos energéticos y residuos forestales como tocones, residuos, pequeñas ramas secas...).

2. Agricultura (productos de desecho de la poda de árboles, ramas jóvenes de la tala, desechos de productos agrícolas, cultivos de plantas lignocelulósicas...) ó actividades humanas (madera para reciclar...).

3. Actividades industriales (astillas, serrín, virutas, pellets, briquetas...).

La madera es la tercera fuente de energía más utilizada en el mundo después del petróleo y el carbón. En general, se acepta que su uso de un modo razonable contribuye al mantenimiento del equilibrio bioquímico en el planeta (como hemos visto en el primer módulo el carbono renovable no contribuye al efecto invernadero, el contenido de azufre es insignificante, etc.).

El interés en la energía de la madera ha estado alentando el desarrollo de nuevas tecnologías que integran la automatización de la carga de combustible y la gestión de la combustión durante varias décadas. Estas nuevas tecnologías se caracterizan por sus muy buenos parámetros tanto para la industria energética como para el medio ambiente.

El papel de la energía de la madera es muy importante en el escenario de las fuentes de energía renovables de Europa ya que las áreas forestales cubren aproximadamente un tercio de su superficie, especialmente en algunos estados europeos (por ejemplo, más del 45% de los territorios de Austria, Suecia y Finlandia están ocupados por bosques). Además la superficie forestal europea está creciendo a través de la forestación de tierras agrícolas abandonadas.

El interés político en la seguridad energética y las fuentes de energía renovables ha llevado en los últimos años a una reevaluación del posible uso de la madera como fuente de energía. En muchos países europeos la madera es la fuente de energía más importante de las energías renovables.

En este cómputo total de biomasa, la madera y los productos de madera aglomerados, como pellets y briquetas, proporcionaron la mayor proporción de energía de origen biológico, representando casi la mitad (45%) del consumo bruto de energía renovable en el interior de la UE‐28 en 2016.


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La UE promueve la gestión forestal sostenible, con el objetivo de:

crear y preservar empleos y contribuir de otro modo al mantenimiento del medio rural.

proteger el medio ambiente preservando el suelo, minimizando la erosión, purificando el agua, protegiendo los acuíferos, mejorando la calidad del aire, absorbiendo carbono, mitigando el cambio climático y preservando la biodiversidad.

monitorear el estado de los bosques para cumplir con los acuerdos ambientales.

mejorar la competitividad de las industrias forestales en el mercado interno.

La madera es una fuente de energía que se regenera a través de la fotosíntesis. Su utilización razonable no perjudicará las reservas energéticas y el medio ambiente para las generaciones futuras. Permite ahorrar las fuentes de energía fósil (petróleo, gas natural, carbón, uranio) que son de cantidades finitas y de distribución no uniforme.

El tiempo de regeneración de la madera es mucho más corto en comparación con otras fuentes de energía. Sin embargo, la principal ventaja de la energía de la madera es que no contribuye al efecto invernadero. La cantidad de CO2 que se libera en la combustión de la madera es comparable a la cantidad producida durante su formación natural. Esta cantidad de CO2 corresponde a la cantidad absorbida a través de la fotosíntesis en el proceso de crecimiento. De esta manera, se mantiene el equilibrio y, por lo tanto, el balance de CO2

es cero.

2.1.2. TIPOS DE BIOCOMBUSTIBLES SOLIDOS A PARTIR DE LA MADERA

En el marco del aumento de la importancia de las energías renovables y la energía de la madera, los últimos años ha habido una evolución tecnológica continua en el proceso de producción de combustibles de madera. En el contexto de la actividad forestal, se han desarrollado nuevos productos adaptados a diferentes necesidades.

Las calderas utilizadas en industrias y en centrales de biomasa para generación eléctrica admiten una gran variedad de combustibles, ya que no precisan ser alimentadas con biomasa de la calidad de las calderas domésticas. Sin embargo, para el caso de las aplicaciones térmicas domésticas, se precisa de un combustible de calidad y compatible con la caldera. Será el distribuidor de la caldera quien indique los tipos de biomasa a utilizar, existiendo en el mercado calderas específicas para un tipo de combustible o biomasa, así como calderas policombustibles que admiten cualquier tipo de biomasa: pellets de madera, hueso de aceituna seco, cáscara de almendra triturada, etc. En general, las calderas funcionan con biomasas secas de granulometría no superior a 8 mm, siendo los pellets un combustible ideal por la facilidad que presenta su transporte, almacenamiento y manipulación.

Los principales combustibles de madera disponibles en el mercado son:

Troncos de madera

Astillas de madera

Pellets

Microastillas de madera


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Troncos de m

adera

La producción de troncos de madera implica las siguientes fases: Silvicultura, cosecha y preparación de troncos.

Existe una necesidad inmediata de mejorar la calidad de los productos y minimizar los costes de producción para desarrollar este mercado. La cosecha y la preparación de la leña deben mejorarse, pasando de los medios convencionales usados tradicionalmente a su modernización a través de una amplia mecanización. Existe una tendencia a pasar de los métodos convencionales de producción de madera a la producción en sitios permanentes.

La logística de la producción de leña a menudo no está cubierta por las especificaciones del proceso, ya que la leña todavía se considera solo como un producto secundario de la producción de madera para aplicaciones industriales.

En los últimos diez años, el nuevo equipo destinado a todo el proceso de producción de leña (por ejemplo, máquinas para talar, máquinas combinadas para talar y cortar, máquinas para medir el volumen de madera, etc.) permitió mejorar y proporcionar especificaciones conjuntas para la logística de producción de leña y su preparación para uso inmediato.

Astillas

Las astillas son un combustible de madera muy interesante, se adapta para ser utilizado en una amplia gama de plantas de calefacción, desde las domésticas hasta las redes de calefacción de comunidad. La producción de astillas de madera es una actividad forestal o agrícola bastante simple, que incluye las siguientes fases:

De hecho, las dificultades en la producción de astillas de calidad a precios competitivos provienen de la planificación de las operaciones y la logística de la entrega:

‐ Existe una amplia gama de alternativas para la división de la madera, tanto en términos de organización como de productividad.

‐ Existe una buena selección de maquinaria de alta calidad de diferentes fabricantes disponibles en el mercado.

‐ El funcionamiento normal de los sistemas de calefacción requiere que la composición de las astillas sea muy uniforme por tamaño.

Hay cinco tipos de máquinas de división: divisores pequeños transportados por tractores agrícolas, divisores conectados al tractor, divisores móviles o autopropulsados, divisores estacionarios de servicio pesado montados en un camión o semirremolque y divisores estacionarios.

Pelle

ts

El consumo de este tipo de leña, ha aumentado fuertemente en los últimos años, por muchas razones:

La producción de pellets puede ser una actividad forestal o agrícola, pero requiere un proceso de producción más complejo, incluidas estas fases:

• Silvicultura• Cosecha • Preparación de troncos • División de troncos en astillas • Almacenamiento y secado

• Silvicultura• Cosecha • Preparación de troncos • Primera división de troncos en astillas • Fresado destinado a obtener una viruta fina• Secado hasta una humedad entre 8 y 12% • Almacenamiento • Refinamiento finalizado para obtener serrín• Peletización

• Alto poder calórico• Facilidad de gestión (embalaje y transporte) • Facilidad de uso a nivel doméstico en estufas pequeñas


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Microastilla

s de m

adera

En los últimos años, algunos agricultores comenzaron la producción de este nuevo combustible de madera, una astilla de madera muy pequeña y seca, que combina las ventajas de la astillas de madera con las de pellets:

• El proceso de producción es el mismo que el tradicional de astillas de madera.

• El uso de micro astillas de madera es el mismo que el de pellets, como combustible de madera para pellets domésticos.

• El microprocesador de madera se adapta mejor en una cadena corta, basada en el uso de la producción forestal local.

• El coste del microprocesador de madera es menor que el pellet

• Ciclo de producción de energía de la madera

Pellets de madera Astillas de madera

PCI (kWh/kg) 4,7 2,7

Humedad (%) 8 50

Densidad (kg/m3) 700 250

Contenido en cenizas (%) 0,5 1

Análisis comparativo de pellets de madera y astillas

CALIDAD DE LOS BIOCOMBUSTIBLES SÓLIDOS

Un paso muy importante de la evolución reciente hacia la especialización de la producción de leña ha sido la adopción de un sistema de calidad a través de los esquemas de certificación UNI‐EN‐ISO.

Las reglas relacionadas con la certificación de biocombustibles sólidos de la madera son las normas UNI EN ISO 17225: 2014 ‐ 1 Biocombustibles sólidos. Especificaciones y clasificación del combustible (Parte 1: Requisitos generales; parte 2: Pellets de madera; parte 3: Briquetas de madera; parte 4: Virutas; parte 5: Madera).

Los principales factores de calidad definidos a partir del esquema de certificación, para cada tipo de biocombustible de madera, son:

• Origen del producto: este parámetro es muy importante porque permite saber si el producto proviene efectivamente de la actividad forestal y agrícola, y el área de origen.

• Dimensión: es un elemento de evaluación esencial, porque este parámetro está directamente relacionado con el funcionamiento correcto de la planta de calefacción/energía. La dimensión óptima del biocombustible de madera depende del tipo de calefacción/planta de energía.

• Contenido de agua: este parámetro está relacionado tanto con la eficiencia de la conversión de energía como con el valor calorífico. Algunos tipos de plantas de calefacción/energía requieren un bajo contenido de agua (es decir, pellets o astillas).

• Valor calorífico: es un parámetro económico muy importante: el valor calorífico más alto (MJ/Kg o kWh/Kg) es el elemento principal para establecer el precio del biocombustible de madera.

• Contenido de cenizas: es un parámetro ambiental muy importante, porque la ceniza es un posible factor de contaminación.


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2.2. PRODUCCIÓN DE ENERGÍA A PARTIR DE BIOCOMBUSTIBLES SÓLIDOS

2.2.1. ESTRATEGIAS PARA LA PRODUCCIÓN DE ENERGÍA

Una estrategia correcta e integrada para la producción de energía a partir de la madera, debe considerar toda la cadena de producción, involucrando muchos temas y muchas profesiones diferentes. Cada paso a lo largo de la cadena necesita un análisis profundo considerando:

o Aspectos tecnológicos

o Modelos de gestión

o Análisis económico, evaluando la relación costos/beneficios

o Aspectos contractuales

Los principales pasos a considerar son los siguientes:

SUMINISTRO DE COMBUSTIBLE

• Tipo y características del combustible

• Manejo de cosecha

• Administración de almacenamiento

TIPO Y CARACTERÍSTICAS DE LAS PLANTAS

• Tecnología de combustión

• Dimensión correcta de las plantas, en relación con las necesidades energéticas

• Aspectos logísticos

• Impacto medioambiental

• Aspectos financieros

GESTIÓN DE LA CADENA

• Participación de figuras profesionales y empresariales

• Definición de tareas y beneficios relevantes

• Definición de acuerdos contractuales

2.2.2. PROCESO DE COMBUSTIÓN

El proceso de combustión de la madera se lleva a cabo generalmente en tres etapas que dependen de la temperatura del proceso: 1. Secado, 2. Descomposición, 3. Combustión.

Desde el punto de vista del espacio dentro de las calderas que funcionan con troncos de madera, estas etapas se ejecutan por separado, mientras que especialmente en calderas de mayor tamaño con alimentación automática de la parrilla móvil, estos procesos tienen lugar en secciones separadas de la parrilla.


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1. Secado

El agua contenida en la madera comienza a evaporarse incluso a temperaturas inferiores a 100°C. Como la evaporación es un proceso que utiliza la energía liberada durante el proceso de combustión, la temperatura en la cámara de combustión disminuye y ralentiza el proceso de combustión. De hecho, la madera "fresca" requiere tal cantidad de energía para evaporar el agua contenida en ella que la temperatura en la cámara de combustión cae por debajo del nivel mínimo requerido para el mantenimiento de la combustión. Por esta razón, el contenido de agua del combustible de madera se encuentra entre los parámetros de calidad más importantes.

2. Descomposición térmica (pirólisis/generación de gas)

Después del proceso de secado a una temperatura de aproximadamente 200°C, la madera sufre descomposición térmica que conduce a la evaporación de la materia volátil contenida en ella. Las sustancias volátiles constituyen más del 75% en peso de la madera y, debido a esto, se puede afirmar que su combustión significará básicamente la quema de los gases incluidos en su composición.

3. Combustión

Es la oxidación completa de gases y esta es una fase que comienza a 500°C y 600°C, y continúa a temperaturas de hasta aproximadamente 1.000°C. Dentro del rango de 800°C ‐ 900°C se produce la quema de carbono fijo y también de resina junto con él.

“La regla de las tres T” demuestra que la falta de condiciones adecuadas conducirá a una combustión incompleta de la madera y, en consecuencia, a un aumento de las emisiones nocivas. Las principales causas de la combustión incompleta son las siguientes condiciones negativas:

Mezcla inadecuada de aire‐combustible dentro de la cámara de combustión y escasez general de oxígeno.

Baja temperatura de combustion.

Corto tiempo de combustión.

Por lo tanto, la calidad de la combustión depende de tres factores principales: tiempo, temperatura y turbulencia.

Esquema de una planta de combustión


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2.2.3. CONVERSIÓN TÉRMICA, ELÉCTRICA Y COGENERACIÓN. INSTALACIONES PEQUEÑAS Y MEDIAS

Los sistemas de calderas de leña se pueden dividir en las siguientes categorías según el tipo de leña utilizada, la capacidad de generación y el sistema de alimentación de la caldera:

• Calderas de troncos de madera, alimentación manual.

• Pequeñas calderas de pellets de madera, alimentación automática.

• Calderas pequeñas y medianas encendidas con astillas de madera, con rejilla inclinada (es decir, fija) y alimentación automática con un tornillo de alimentación.

• Calderas de tamaño mediano y grande con parrilla móvil y alimentación automática con un tornillo de alimentación o un empujador.

Una caldera de biomasa funciona exactamente igual que una caldera de combustibles fósiles, la única diferencia es que quema biomasa sólida y que utiliza sinfines en lugar de tubos para alimentar el combustible a la caldera. Las calderas vienen acompañadas de detalladas instrucciones de montaje y es

necesario un mantenimiento.

CALDERAS DE LEÑA O TRONCOS DE MADERA

Las calderas de leña se pueden dividir en dos categorías según el principio de combustión: combustión inferior y combustión inversa.

Las calderas de combustión de fondo normalmente usan corrientes de aire naturales y la caída de presión requiere alimentar aire primario desde el exterior que luego se transfiere a la cámara de combustión; los gases de combustión se transfieren a la parte inferior del horno (aire secundario) y luego a la segunda cámara de combustión. A medida que el flujo de aire pasa por debajo del horno, es muy importante disponer la madera de la manera adecuada para que el aire pueda moverse uniformemente a la zona de combustión.

Las calderas de combustión inversa con tiro inducido son las soluciones más innovadoras para las calderas en términos de tecnología. Los gases se descargan a través de un orificio debajo del horno hacia la segunda cámara de combustión revestida de un material refractario como resultado de una caída de presión forzada creada por un ventilador ubicado en la parte inferior. La resistencia del flujo de gases de combustión es alta y requiere un ventilador ID con controles electrónicos. El ventilador permite una modulación precisa del flujo de aire primario (normalmente precalentado) y del flujo de aire secundario dentro de las cámaras de combustión. Normalmente, hay una sonda lambda en la primera sección de la chimenea para la medición continua de la concentración de oxígeno en los gases de combustión y la regulación del ventilador, y en las calderas con alimentación automática, la tasa de alimentación de combustible. Este sensor de concentración de oxígeno es excepcionalmente útil en troncos de madera y calderas de astillas de madera, ya que estos combustibles tienen típicamente un contenido variable de agua y energía. Además, la sonda lambda ayuda a obtener un mantenimiento continuo de un proceso de combustión de alto rendimiento y, en consecuencia, minimiza las emisiones nocivas. Las calderas de leña normalmente se encienden manualmente, sin embargo, los modelos más avanzados también tienen encendido automático.

En las calderas de leña es muy importante proporcionar almacenamiento de energía a través del acumulador de agua caliente (también conocido como tanque de compensación), que tiene un tamaño adecuado según una serie de parámetros de ingeniería térmica.


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CALDERAS DE PELLETS

Las calderas de pellets de madera pueden satisfacer completamente las necesidades anuales de calor de una casa de una o dos familias. En general, existe la opción de tener un sistema compacto semiautomático o totalmente automático. El sistema semiautomático compacto consiste en una caldera con un tanque de combustible al lado (puede ser un tanque para necesidades diarias o semanales), normalmente con alimentación manual. Una gran cantidad de combustible (por ejemplo, empaquetada en bolsas) debe mantenerse almacenada en otro lugar.

El combustible de pellets se alimenta automáticamente a la cámara de combustión mediante el tornillo de alimentación. El tanque de combustible debe tener un volumen de al menos 400 litros. Entonces, el combustible puede ser suficiente hasta para un mes, dependiendo del área de vivienda a calentar y la temperatura exterior. En un caso ideal, el propietario será informado sobre el alcance del nivel más bajo de la carga de combustible mediante un indicador instalado en la caldera o en un lugar remoto, y luego el sistema debe permanecer en modo operativo para controlar la temperatura de apagado.

En el sistema completamente automático, una tolva se encuentra cerca del tanque de combustible semanal y se carga automáticamente con grandes cantidades de combustible (por ejemplo, durante un año; la alimentación se realiza mediante un tornillo de alimentación o un sistema de extracción neumático. En un caso ideal, la tolva es cargada, por ejemplo, por un tanque.

CALDERAS DE ASTILLAS

Las calderas de astillas de madera se dividen en dos categorías:

Las calderas con rejilla inclinada son calderas pequeñas a medianas de 25 kW hasta 400‐500 kW adecuadas para aplicaciones domésticas en pequeños sistemas de transferencia de calor. Tienen una cámara de combustión fija con diferentes tipos de alimentación. Las calderas más extendidas son las de rejillas con alimentación de fondo por medio de un empujador donde el aire primario está activo debajo de la rejilla y contribuye al secado de la producción de madera y gas, mientras que el aire secundario está activo debajo de la rejilla y contribuye a la oxidación eficiente de gases liberados.

PRODUCCIÓN COMBINADA DE CALOR Y ENERGÍA ELÉCTRICA. APLICACIONES DE PEQUEÑA ESCALA

La producción combinada de calor y energía eléctrica (CHP, calor y energía combinados o cogeneración) a partir de biomasa de madera se realiza mediante procesos térmicos cerrados en los que el ciclo de combustión de la biomasa y el ciclo de producción de energía eléctrica están separados por la fase de transferencia de calor, desde los gases de combustión hasta el medio de transferencia utilizado en la segunda producción. Esto se hace para evitar dañar los motores de combustión interna por los aerosoles, metales y compuestos de cloro contenidos en los gases liberados en el proceso de combustión. Para lograr un desarrollo energético constante y protección del medio ambiente, la producción de energía eléctrica a partir de combustible de biomasa implicará también la producción de energía térmica de acuerdo con el siguiente principio: "¡Producción de kWel solo cuando también se necesita su equivalente de calor!" de lo contrario, el proceso conducirá al desperdicio de recursos y, por lo tanto, a la pérdida de grandes cantidades de energía. Y así, la cogeneración requiere el uso de calor y energía eléctrica al mismo tiempo, algo que no es fácil.

1. Calderas con rejilla inclinada 2. Calderas con rejilla móvil


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DEPÓSITOS DE ALMACENAMIENTO DE BIOCOMBUSTIBLES

Dependiendo de las instalaciones existentes o la disponibilidad de espacio, las alternativas para el almacenamiento de la biomasa son varias:

A. Contenedor de almacenamiento: Este sistema es la opción más razonable para usuarios que dispongan de poco espacio. Gracias a la dimensión del contenedor (de hasta 300 kg) se puede conseguir largos periodos de autonomía de la caldera.

B. Silo textil: Este sistema es óptimo en lugares en los que haya espacio suficiente para su instalación. El silo de lona está soportado por una estructura metálica, es permeable al aire pero no al polvo, y es antiestático. Se puede instalar tanto en el interior como en el exterior del edificio; se rellena de biomasa por la parte superior y la alimentación a caldera es por la parte inferior mediante un tornillo sinfín. La capacidad de estos silos está entre 2 y 5 toneladas de combustible.

C. Depósito subterráneo: Cuando no existe espacio suficiente para el almacenamiento del combustible, se podrá utilizar este tipo de depósito en el exterior de la vivienda, que mediante un sistema neumático transporta los pellets a la caldera.

D. Silo de almacenamiento de obra: En este sistema se dan dos casos distintos: silo con suelo inclinado con un tornillo sinfín que transporta el combustible a la caldera, o silo con un sistema de alimentación neumática que permite que el silo esté situado hasta a 30 m de la caldera.

El sistema de almacenamiento tiene una influencia directa en el tipo de transporte y en los sistemas de suministro. Los silos sobre el terreno necesitan vehículos de suministro que puedan descargar lanzando el combustible sobre la pila. Los silos subterráneos se pueden llenar con cualquier tipo de vehículo volquete o caja basculante.

El combustible puede ser transportado desde el lugar de su almacenaje hasta la caldera de distintas formas:

Suelo con rascadores horizontales hidráulicos: es una buena opción cuando hay poco espacio disponible o el combustible tiene poca densidad; aunque tiene un mayor coste, optimiza el volumen del silo. Los rascadores giratorios (lamas de acero) son más baratos y pueden utilizarse con una gran variedad de combustibles (piña troceada, astillas de madera, etc.). El silo de almacenamiento debe ser redondo o cuadrado para evitar espacios.

Combinación del suelo inclinado y tornillo sinfín: la biomasa va deslizándose hasta finalizar en el canal donde se encuentra el tornillo que la transporta a la sala de calderas. Es muy importante la inclinación y altura de las rampas, pues la biomasa puede atascarse si el diseño no es el adecuado.

Suelo inclinado con un sistema de alimentación neumático: es el más barato pero sólo admite pellets o combustibles de tamaño y forma muy homogénea. La alimentación neumática permite que el silo de almacenaje o depósito se encuentre a una distancia de hasta 15 m desde la sala de calderas, gracias a una manguera. El lugar de almacenaje debe de ser estrecho y largo, para evitar los posibles puntos muertos.

Tornillos sinfín flexibles: funcionamiento similar al neumático y muy útil para combustibles con impurezas que puedan atascar un tornillo rígido.


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Preguntas frecuentes

1) ¿Pueden aprovecharse las instalaciones de una calefacción con otro tipo de caldera (gasoil/propano) al sustituir ésta por una de biomasa?

El cambio de caldera sólo implica la adquisición de la caldera y del nuevo combustible, manteniéndose el resto de instalaciones: radiadores, suelo radiante, acumulador de agua caliente sanitaria (ACS), etc.

2) ¿Qué es mejor una caldera o una estufa de pellets?

Una estufa normalmente no llega a alcanzar la potencia calorífica que necesita una vivienda y por tanto no servirá como generador de calor para un edificio, centro o vivienda grande. Las estufas suelen tener unas potencias entre 5‐12 kW, lo que limita su uso a calentar pequeñas casas de fin de semana, salas concretas de una vivienda o centro, o para sustituir una antigua chimenea de leña en el salón. Las calderas en cambio, con potencias entre 50‐500 kW, sí pueden proporcionar.

3) ¿Qué caldera de biomasa es mejor?

En la actualidad se comercializan muchas marcas de calderas que difieren en la tecnología y potencia y, por tanto, en el coste, robustez y automatización. Las más usuales son los siguientes tipos: a. Equipos compactos: están diseñados para el uso doméstico y no industrial, incluyen todos los sistemas de

limpieza automática, encendido eléctrico, etc. b. Calderas con alimentador inferior: son calderas muy bien adaptadas para combustibles con bajo contenido en

cenizas (pellets, astillas). c. Calderas con parrilla móvil: son más caras pero tienen la ventaja de poder utilizar biomasa con un alto contenido

en humedad y cenizas. Generalmente se utiliza con potencias superiores (1.000 kW). d. Calderas de gasóleo con sistema de combustión de pellets: tienen un precio menor pero presentan algún

inconveniente, como que la potencia se reduce alrededor del 30% y la limpieza de la caldera no puede ser automática.

e. Calderas adaptadas con sistemas de combustión en cascada: el sistema de combustión se encuentra fuera de la caldera. Debido a su diseño, la llama generada para la combustión de la biomasa es similar a la de una caldera

tradicional, como puede ser la de carbón o gas natural.

4) ¿Cuál es el mejor combustible para las calderas de biocombustibles sólidos?

Las calderas de uso industrial y para producción de electricidad admiten una gran variedad de combustibles, pero las de uso térmico doméstico precisan ser alimentadas con biomasa de calidad y compatible con la caldera. Será el distribuidor de la caldera quien indique los tipos de combustibles a utilizar, existiendo en el mercado calderas específicas para un tipo de combustible o biomasa, así como calderas poli‐combustibles que admiten cualquier tipo: pellets de madera, hueso de aceituna seco, cáscara de almendra triturada, etc.

En general, las calderas funcionan con biomasas secas de granulometría no superior a 8 mm, siendo los pellets un combustible ideal por la facilidad que presenta su transporte, almacenamiento y manipulación.

5) ¿Qué precio tienen los biocombustibles sólidos?

En usos domésticos la diferencia de precio depende del grado de elaboración que se trate de biocombustibles menos elaborados o y empleadas en grandes redes de calefacción y los 200€/Tm para pelets envasados con destino a caldera o estufa de viviendas unifamiliares. En concreto, el precio de los pellets puede variar desde los 120 hasta los 350€/Tm en función del país, de las tasas impositivas y del sistema de compra. En España, ronda los 150‐350€/Tm según la cantidad comprada, la materia prima del pellet, la distancia al consumidor y la forma de suministro (a granel: 150€/Tm, ensacado: 350€/Tm).


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6) ¿Qué autonomía da la biomasa como combustible?

Aproximadamente 1 kg de pellet tiene la mitad de poder calorífico que un litro de gasoil por lo que se necesitan dos kilos de pellets u otro tipos de biomasa para producir la misma energía que un litro de gasoil. Si en un año una caldera consume 2.000 l de gasoil, se necesitarán 4.000 kg de pellets que ocupan un volumen de 6 m3 (dato aproximado).

7) ¿Cuánto espacio necesita una “caldera de biomasa”?

Las calderas de biomasa por lo general son muy compactas: unos 140 cm de altura por unos 40 cm de anchura con una profundidad de unos 70 cm, aunque sus dimensiones dependen del modelo. Sin embargo, la caldera precisa de un lugar amplio y seco para el almacenamiento del combustible, lo cual puede ser un problema en edificios con salas de calderas pequeñas y poco espacio aprovechable. Por ello, es necesario buscar otras instalaciones para el almacenamiento como pueden ser depósitos dentro del edificio, una habitación cerrada próxima a la caldera o en un almacén separado del edificio.

8) ¿Qué mantenimiento diario precisa la caldera de biomasa?

Las calderas de biomasa son automáticas pero algunos modelos necesitan que el usuario ponga el combustible en el depósito, mientras que si se cuenta con un silo, ya no es necesaria una recarga manual. Por otro lado, al quemar biomasa se produce cierta cantidad de ceniza que es recogida en un cenicero que ha de vaciarse (aproximadamente se produce un kg de ceniza por cada 100 kg de biomasa combustionados).

Es necesario mantener ventilado el lugar de almacenamiento para evitar que la humedad provoque la aparición de mohos y un menor rendimiento de la caldera.

9) ¿Hay algún peligro asociado a una caldera de biomasa?

No hay ningún peligro. El único problema que podría ocasionar la biomasa es el polvo producido en su descarga al silo que puede evitarse mediante la instalación de un sistema de extracción de aire y un filtro de polvo accionado por un pequeño motor eléctrico.

10) ¿Cuándo se aconseja instalar una “caldera de biomasa”?

Los casos en los que se aconseja instalar una caldera de biomas son los siguientes:

• En las explotaciones agrícolas, ganaderas, forestales o de industrias agroalimentarias u otras industrias conexas donde se puedan aprovechar los residuos de la actividad.

• En instalaciones con grandes consumos de combustible.

• En edificios, instalaciones o viviendas que necesitan sustituir la caldera existente.

• En instalaciones donde no se pueden adaptar a la normativa de salas de calderas de gas o gasóleo, una vez transcurrido el ciclo de vida de la caldera actual o para la conversión de las antiguas calefacciones de carbón o gasóleo C.

• En un nuevo proyecto o rehabilitación, donde sea necesario el uso de energías renovables.


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Ficha de trabajo 2.

USO ENERGÉTICO DE LA MADERA. INSTALACIONES DE BIOCOMBUSTIBLES SÓLIDOS

ACTIVIDAD 2.1. ¿Qué conclusión sacas observando los datos recogidos en la siguiente tabla sobre el

período de regeneración de diferentes tipos de energía?

ACTIVIDAD 2.2. Equivalencia del volumen necesario de diferentes tipos de combustibles de madera

(troncos de madera, astillas de madera y pellets) para el mismo contenido energético que 1 m3 de

petróleo). Ordénalos de mayor a menor contenido energético:

ACTIVIDAD 2.3. Explica los diferentes tipos de calderas de biocombustibles sólidos que existen.

Energía Período de regeneración

Madera 15‐200 años

Carbón 250‐ 300 millones de años

Petróleo 100‐ 450 millones de años

Fuente: Eurofor, Inestene


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INSTALACIONES DE BIOGÁS3


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483. INSTALACIONES DE BIOGÁS

DESCARGA

Y

ALMACENAMIENTO

DIGESTORES ANAEROBIOS

Tratamiento previo

TANQUE DE

MEZCLA

GASÓMETRO

ANTORCHA

ALMACÉN DE DIGESTATO

CALOR

ELECTRICIDAD

UNIDAD DE COGENERACIÓN

METANOGÉNESIS

PROCESOS BIOQUÍMICOS Y MICROBIOLÓGICOS TECNOLOGÍAS

Mapa conceptual

INSTALACIONES DE BIOGÁS

ORIGEN ANIMAL

Estiércoles y purinesSueros de leche Desechos de mataderos, etc

ORIGEN VEGETAL

Residuos agrícolasRestos de industria agroalimentaria (melazas, aceites, pulpas...) Desechos alimentarios

RESIDUOS Y SUBPRODUCTOS


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En este módulo se trata de dar a conocer el origen y formación del biogás a partir de diferentes residuos

orgánicos de diversas actividades en los sectores agroalimentarios.

¿Qué residuos crees que son más interesantes para producción de biogás? Ordena de mejor (1) a peor (4) aptitud para este aprovechamiento bioenergético los siguientes residuos según tu opinión: agrícolas, ganaderos, forestales y de industrias agroalimentarias.

Además se trata de conocer las tecnologías y procesos que tienen lugar para la producción de biogás y cómo

son las instalaciones de aprovechamiento energético del biogás. ¿Sabrías decir qué parte imprescindible de

las instalaciones de biogás representa la imagen y para qué sirve? ¿Qué usos se pueden hacer del biogás?

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3.1. ¿QUÉ ES EL BIOGÁS Y A PARTIR DE QUÉ SE OBTIENE?

El biogás es una de las principales formas de bioenergía, junto con la biomasa sólida y otros biocombustibles. Es un subproducto de la descomposición de la biomasa en ausencia de oxígeno, un proceso también conocido como digestión anaeróbica.

El biogás también conocido como gas renovable, es muy similar a lo que conocemos como gas natural en el sentido de que su elemento químico principal es el metano o CH4. Si bien el gas natural se extrae artificialmente de los depósitos subterráneos naturales y se suministra al consumidor a través de una compleja infraestructura de tuberías, el biogás se genera de forma natural en la superficie de la tierra en entornos naturales como marismas, vertederos de estiércol o en entornos controlados por humanos llamados digestores anaerobios.

La composición química, así como la calidad y la cantidad del biogás que se produce en las plantas de biogás (digestores anaeróbicos) depende de la cantidad y el tipo de sus materias primas y del diseño de la planta de biogás. Las materias primas disponibles se someten a pruebas en laboratorios especializados, que luego recomiendan la mejor "receta", es decir, la mejor combinación de materias primas y sus proporciones para lograr la mejor producción de biogás. En general, el componente principal del biogás es el metano (CH4) cuya concentración es del 40% al 60%, seguido de dióxido de carbono (CO2) ‐ 40% al 20%, agua (H2O) y pequeñas cantidades de otros componentes químicos como óxido nitroso (N2O), sulfuros, etc.

Hay tres formas principales en que se puede utilizar el biogás:

Calor. El biogás como fuente de calor puede funcionar de varias maneras. La primera y más simple es

cuando el biogás se quema como combustible en una caldera de gas en el mismo lugar donde se

produce, por ejemplo, en una granja. También hay una forma centralizada y más compleja para el uso

de biogás como fuente de calor. El biogás producido en una instalación de biogás más grande (también

llamada planta de biogás) se somete a purificación y tratamiento para cumplir con los estándares de

calidad específicos y luego se inyecta en la tubería centralizada de distribución de gas natural, usándose

de la misma forma que éste.


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Electricidad. El biogás para electricidad es probablemente la forma más eficiente de usar biogás. En las

instalaciones más eficientes, la generación de electricidad se combina también con la recuperación del

calor residual que se crea en el proceso. Esta tecnología, conocida como cogeneración o generación

combinada de calor y energía, puede basarse en un motor de combustión interna o una turbina de

vapor, y puede servir tanto para proyectos a gran escala como a pequeña escala. Los proyectos a gran

escala pueden ir desde plantas de energía térmica y servicios de calefacción urbana de 10 GW, por

ejemplo, mientras que los proyectos a pequeña escala pueden ser de 20 kW (que sirven a una casa) a

varios cientos de kilovatios (que sirven a un hotel, hospital, fábrica, etc.) La eficiencia energética que se

puede lograr en este proceso de generación combinada es de hasta el 96%, en comparación con

aproximadamente solo el 40% cuando el calor y la electricidad se generan por separado por una caldera

y una planta de energía.

Además de la electricidad y el calor, las plantas de cogeneración se pueden actualizar para proporcionar

también energía de enfriamiento. Puede proporcionar el aire acondicionado de todo un edificio, o puede

garantizar la refrigeración necesaria en un proceso industrial. Esta tecnología mejorada se llama

trigeneración, después de los tres tipos de energía: enfriamiento combinado, calor y energía.

Combustible para el transporte. El biogás puede usarse como combustible para vehículos como los

autobuses en la red de transporte público, al igual que otros biocombustibles que se estudiarán en el

módulo 4. Similar al escenario de suministro centralizado de biogás para fines de calor, en este caso el

biogás se actualiza nuevamente a biometano y se suministra a través de las estaciones de llenado o

como gas comprimido en botellas (como el gas natural comprimido ‐ GNC).

Foto: Trabajo para la construcción de una planta de cogeneración a pequeña escala,

que suministra electricidad y calor.


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MATERIAS PRIMAS PARA BIOGAS

El sector agroalimentario es rico en residuos y subproductos que son valiosas materias primas para la producción de biogás. Estas son las fuentes principales, pero a menudo tienen que combinarse para obtener buenos resultados.

Residuos de origen animal.

Existen numerosos posibles lugares de generación de residuos animales en el medio rural:

Granjas de cría de animales ‐ estiércol. En el diseño de sistemas de biogás, se debe considerar que el estiércol de diferentes animales tiene contenidos y por lo tanto potenciales bastante diferentes para la producción de biogás, como por ejemplo los purines de cerdos y los excrementos de pollos y gallinas.

Industrias lecheras ‐ suero de leche. A menudo se usa como materia prima para la producción de biogás en combinación con otras materias primas (paja, ensilaje de maíz, etc.)

Mataderos: desechos líquidos (aguas residuales y sangre) y desechos sólidos (despojos comestibles y no comestibles, piel y piel, pelos, cerdas, etc.). Los desechos de mataderos representan un significativo desafío desde el punto de vista ambiental. La digestión anaeróbica es una de las mejores opciones para la gestión de estos residuos. El potencial de biogás de los desechos del matadero es mayor que el estiércol animal, y se informa que está en el rango de 120‐160 m3 de biogás por tonelada de desechos. Sin embargo, la proporción C:N de los desechos del matadero es bastante baja (4:1), lo que exige su codigestión con sustratos altos en C:N como estiércol animal, desechos de alimentos, residuos de cultivos, basura de aves, etc.

Residuos de origen vegetal.

Algunos puntos de generación de residuos vegetales son los siguientes:

Explotaciones agrícolas de diferentes cultivos: tallos de girasol, cabezas y cáscaras, tallos y cáscaras de cereales, bagazo, tallos y hojas de maíz.

Industria agroalimentaria (producción de alimentos y bebidas): semillas de oliva prensadas después de la producción de aceite de oliva, uvas prensadas después de la producción de vino, cáscaras y semillas de frutas, desechos de cervecerías y destilerías, etc.

Residuos y desechos alimentarios: cantidades increíbles de alimentos se descartan todos los días de restaurantes, supermercados y hogares. Pocos países tienen sistemas centralizados para la gestión del desperdicio de alimentos.

Residuos forestales (dendromass): en general, los desechos forestales no son adecuados para la producción de biogás debido al componente de lignina en la madera, que no puede ser digerida por las bacterias metanogénicas.


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Los residuos orgánicos se caracterizan sobre todo por su composición de materia seca (MD) y materia volátil (MV). El potencial de metano es el volumen de biogás de metano producido durante la degradación anaeróbica en presencia de bacterias de una muestra introducida inicialmente, expresada en condiciones normales de temperatura y presión (CNTP: 0°C, 1013 hPa).

En esta tabla puede verse el potencial de producción de metano de algunos residuos:

Materia prima Potencial de Metano

(m3 CH4/Tm de materia prima)

Estiércol líquido de vaca 20

Contenidos de panza 30

Estiércol de vaca 40

Pulpa de patata 50

Restos de cerveceras 75

Cortes de césped 125

Residuos de maíz 150

Grasas de mataderos 180

Melazas 230

Aceites usados 250

Residuos de cereales 300

Potencial de producción de metano por biodegradación de residuos

Equivalencias de biogás con otras fuentes de energía. Fuente: CIEMAT

Aunque aparentemente es necesaria una cantidad enorme de biogás en comparación con otros combustibles para la obtención de la misma energía, debemos tener en cuenta el estado físico en forma de gas que hace que ocupe un volumen mayor, por eso al que más se aproxima es al caso del gas natural.


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3.2. PROCESOS BIOQUÍMICOS Y MICROBIOLÓGICOS PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOGÁS. TECNOLOGÍAS

A continuación se revisan los diferentes procesos biológicos que tienen lugar en la producción de biogás y las tecnologías asociadas.

METANOGÉNESIS

Cuando los microorganismos descomponen la biomasa en presencia de oxígeno (ambiente aeróbico), se está produciendo el proceso llamado compostaje, el cual nos proporciona un rico fertilizante del suelo. Cuando no hay oxígeno, este proceso se llama digestión anaeróbica y, además del fertilizante (llamado digestato), también se produce biogás.

La formación de biogás se llama metanogénesis (por ser el metano su componente principal) y ocurre en el paso final en la descomposición biológica de la biomasa en ausencia de oxígeno. Es la producción biológica de metano mediado por microorganismos anaerobios. Se ha desarrollado la tecnología necesaria para crear el ambiente necesario para producir biogás a través de este proceso diseñándose plantas de biogás que implican la digestión anaeróbica.

Existen diferentes tipos de sistemas de digestión anaeróbica (DA) según la temperatura que mantienen, el porcentaje de materia seca en la biomasa, la velocidad a la que se alimenta la biomasa al digestor y otros. A continuación se muestra una descripción y una comparación de las principales categorías de digestores anaeróbicos.

Mesofílica o termofílica: Los sistemas mesofílicos operan a temperaturas entre 25 y 45°C y los sistemas termofílicos operan entre 50 y 60°C o más. Los sistemas termofílicos tienen un rendimiento más rápido con una producción de biogás más rápida por unidad de materia prima y m³ de digestor y hay una mayor destrucción de patógenos. Sin embargo, los costes de capital de los sistemas termofílicos son más altos, se necesita más energía para calentarlos y generalmente requieren más manejo.

Húmedo o seco: La diferencia entre lo que se considera un proceso húmedo y un proceso seco es bastante pequeña. Efectivamente, en la DA húmeda, la materia prima se bombea y agita (5‐15% de MS) y en la DA seca se puede apilar (más de 15% de MS). El proceso de DA seco tiende a ser más económico porque hay menos agua para calentar y hay más producción de gas por unidad de materia prima. Sin embargo, el AD húmedo tiene un coste de capital de instalación más bajo.

Flujo continuo o discontinuo: La mayoría de los digestores son de flujo o ciclo de alimentación continuo, ya que abrir el digestor y reiniciar el sistema desde el frío cada pocas semanas supone un importante reto de gestión. También generalmente dan más biogás por unidad de materia prima y sus costos operativos son más bajos. Sin embargo, algunos sistemas secos son de flujo discontinuo. Para superar picos y valles en la producción de gas, generalmente hay múltiples digestores de lotes con tiempos de cambio escalonados.

Digestores simples, dobles o múltiples: Como se explicó anteriormente, la DA ocurre en varias etapas. Algunos sistemas tienen múltiples digestores para asegurar que cada etapa ocurra de manera secuencial y sea lo más eficiente posible. Los digestores múltiples pueden proporcionarle más biogás por unidad de materia prima, pero a un coste de capital más alto, un coste operativo más alto y mayor necesidad de gestión.

Tanque vertical o flujo de tapón horizontal: Los tanques verticales simplemente toman la materia prima en una tubería en un lado, mientras que el digestato se desborda a través de una tubería en el otro. En los sistemas de flujo de tapón horizontal, se utiliza una materia prima más sólida como un "tapón" que fluye a través de un digestor horizontal a la velocidad en que se alimenta. Los tanques verticales son simples y más baratos de operar, pero la materia prima puede no mantenerse en el digestor durante el período de tiempo óptimo. Los tanques horizontales son más caros de construir y operar, pero la materia prima no abandonará el digestor demasiado pronto ni permanecerá en él durante un período que resulte antieconómico.

El mejor sistema en cada caso estará determinado por las materias primas disponibles, qué rendimiento se desea maximizar (por ejemplo, ¿el objetivo es la producción de energía o la mitigación de residuos?), el espacio y la infraestructura disponibles.


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3.3. PRINCIPALES COMPONENTES DE UNA INSTALACIÓN DE BIOGÁS

Estos son los principales componentes de una instalación de biogás que incluye digestión anaerobia y cogeneración.

SITIO DE DESCARGA Y ALMACENAMIENTO DE MATERIAS PRIMAS

Hay instalaciones de almacenamiento separado para las materias primas líquidas (tanques) y para las materias primas sólidas (silos). El almacenamiento compensa las fluctuaciones estacionales en el suministro de materias primas.

EQUIPO DE TRATAMIENTO PREVIO

Los subproductos animales (desechos de sangre y mataderos por ejemplo) pueden contener patógenos de enfermedades animales que pueden propagarse a través del digestato si tales materiales se usan en la digestión anaerobia. Para evitar ese riesgo, los subproductos animales deben tratarse térmicamente antes de cargarlos en el tanque de mezcla y en el sistema de digestión anaeróbica, para destruir posibles patógenos.

LÍNEA DE ALIMENTACIÓN Y TANQUE DE MEZCLA

Una línea de alimentación automática asegura el suministro adecuado de materias primas en el digestor. Para líquidos consiste en tuberías y bombas, mientras que para materias primas sólidas podría ser un alimentador mezclador vertical. Dependiendo del tipo de materias primas, puede ser necesario una zona (un tanque receptor) dedicada a mezclarlas y homogeneizarlas antes de ingresar al digestor anaeróbico.

DIGESTOR ANAEROBICO

Parte donde tiene lugar la parte más importante del proceso, un reactor resistente a los gases donde la descomposición de las materias primas tiene lugar en ausencia de oxígeno, y se produce el biogás. En las condiciones climáticas europeas, los digestores deben tener aislamiento térmico y deben calentarse puesto que es fundamental para que tenga lugar el proceso de fermentación anaeróbica que exista una adecuada temperatura.

DEPÓSITO DE GAS O GASÓMETRO

Esta es una membrana hermética y estanca, resistente a la presión, agentes atmosféricos, condiciones meteorológicas y radiación ultravioleta. Sirve como almacenamiento del biogás producido y también como cubierta del digestor anaeróbico.


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ANTORCHA DE SEGURIDAD

Cuando hay un exceso de biogás que no se puede almacenar ni utilizar, la combustión es la última solución posible para evitar riesgos para la seguridad y proteger el medio ambiente. Esto está garantizado por una antorcha de seguridad.

BOMBAS Y TUBOS

Los componentes separados de la planta de biogás están interconectados a través de tuberías y la circulación en ellas está asegurada por bombas.

ALMACENAMIENTO DEL DIGESTATO

Los residuos de la digestión se bombean fuera del digestor y se transportan a través de conductos a un separador donde se separan los digestatos sólidos y líquidos. El digestato líquido se transporta a través de canales a estanques de almacenamiento temporal, lagunas artificiales equipadas con membranas.

EQUIPO DE TRATAMIENTO DE BIOGAS

Además del metano (CH4), el biogás sale del digestor con vapor de agua, dióxido de carbono (CO2) y una cierta cantidad de sulfuro de hidrógeno (H2S). Cuando se combina con el vapor de agua en el biogás, crea ácido sulfúrico (H2SO4). El sulfuro de hidrógeno es tóxico, corrosivo y tiene un olor desagradable específico, y puede dañar el motor de cogeneración. Para evitar dicho daño, es necesario incluir equipos para la desulfuración y el secado del biogás.

UNIDAD DE COGENERACIÓN

Esta es el área donde el biogás se transforma en energía eléctrica y térmica. Consiste en un motor de combustión interna con pistones cuyos ejes están conectados a generadores eléctricos.

El agua de refrigeración del motor y los gases de emisiones del motor de combustión interna se dirigen a intercambiadores de calor para la producción de agua caliente. El calor generado suele utilizarse para cubrir las necesidades del proceso de digestión anaeróbica.

TRANSFORMADOR / CONEXIÓN A LA RED

El complejo debe incluir también un transformador elevador de la tensión que pase de baja a media tensión, en el caso de que la electricidad generada se vaya a vender a la red.

SOFTWARE DE MONITOREO Y CONTROL REMOTO

Las plantas de biogás son instalaciones complejas donde todos los componentes son interdependientes. Un funcionamiento y una eficiencia centralizados y automatizados garantizan mejor una eficiencia adecuada.

Este software registra parámetros fundamentales (temperaturas, consumos de energía, tasas de producción de biogás, etc.) para permitir el monitoreo continuo y el ajuste del rendimiento del sistema, así como un mantenimiento que prevenga posibles fallos.


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Se recogen una serie de preguntas habituales sobre el biogás y sus respuestas con el fin de dejar claras las

dudas frecuentes que un usuario puede plantearse y un profesional del sector debe conocer.

1) ¿Qué es el tiempo de retención hidráulica?

Este es un término que a menudo se menciona en relación con los sistemas de digestión anaeróbica. Determina cuánta materia prima debe ingresar al digestor anaeróbico y cuánto tiempo debe permanecer dentro para obtener una producción óptima de biogás.

2) ¿Qué es el digestato? ¿Puede emplearse como fertilizante?

El digestato es el desecho que se obtiene después de la producción de biogás como un subproducto de las plantas de digestión anaerobia; sirve como fertilizante que puede emplearse en los cultivos agrícolas o forestales porque en el proceso se ha estabilizado y desinfectado eliminándose microorganismos patógenos. Se trata de un fertilizante rico que reemplaza los fertilizantes químicos producidos por las industrias químicas con un consumo intensivo de energía.

3) ¿Puede aprovecharse el CO2 producido junto con el CH4 en el biogás?

Las instalaciones modernas pueden capturar el CO2 y entregarlo a los invernaderos que lo necesitan para la fotosíntesis de las verduras o a las industrias que lo utilizan en el proceso de fabricación (bebidas gaseosas, gases medicinales). Este proceso se llama cuadgeneración: calor, energía, enfriamiento y CO2 combinados.

4) ¿Son viables económicamente las plantas de biogás?

La sostenibilidad y la larga vida de las plantas de biogás están garantizadas con un buen diseño y cálculo cuidadoso en la fase conceptual del proyecto y un buen mantenimiento después de su instalación. En primer lugar, los proyectos de biogás deben evaluarse en términos de su eficiencia energética total, lo que significa que toda la energía que producirán (electricidad, calor y/o refrigeración) debe utilizarse por completo, ya sea en el sitio o venderse a la red o a usuarios finales cercanos. El período de recuperación, de la inversión dependerá de la elección de la tecnología y las diferentes materias primas existentes.

5) ¿Una instalación de biogás requiere mucho mantenimiento?

El mantenimiento es esencial para la sostenibilidad de las plantas de biogás. Las actividades de mantenimiento incluyen mantenimiento y reparaciones preventivas programadas y ad hoc, cambio de repuestos y consumibles, así como una revisión (una reparación importante) del motor de cogeneración cuando se alcanza un cierto número de horas de operación. Una revisión puede duplicar la vida útil del sistema. Una parte importante de las actividades de mantenimiento que asegura confiabilidad e intervención rápida es el software de monitoreo y control remoto en tiempo real.

6) ¿Huele el biogás?

Las antiguas plantas de biogás causaban molestias por el mal olor (aunque la biomasa no tratada en su origen, por ejemplo, los vertederos de estiércol, causa los mismos malos olores) pero esto es ya fácilmente corregible con las tecnologías modernas (filtros biológicos, tratamiento del aire de ventilación, descarga y almacenamiento de materias primas en espacios cerrados y membranas selladas e impermeables que no permiten que se escapen olores ni gases. Aunque el digestato emite algo de olor es mucho menor que el del estiércol no tratado. Además, el digestato puede recibir tratamiento adicional para una mayor reducción de cualquier olor restante (cuanto más largo sea el tiempo de retención, es decir, cuanto más tiempo permanezca la biomasa en el digestor anaeróbico, menos olor tendrá).


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Ficha de trabajo 3.

INSTALACIONES DE BIOGÁS 1/2

ACTIVIDAD 3.1. Comprueba tus conocimientos sobre el biogás con el siguiente ejemplo práctico de una

planta de biogás combinada de 2 MW. Responde a las preguntas finales.

PLANTA DE BIOGÁS COMBINADA DE 2 MW

Planta de biogás combinada que genera poco más de 2.000 kW de energía eléctrica y casi 2.300 kW de energía térmica.

La eficiencia energética total del Sistema es 89,3% (la suma total de 41,9% de eficiencia eléctrica y 47,4% de eficiencia térmica).

La energía térmica se entrega en forma de agua caliente, que luego se utiliza en el proceso de producción de biogás, para el saneamiento de los desechos animales antes de que ingresen al digestor anaeróbico, y también para el agua caliente y la calefacción de los edificios cercanos. La electricidad se usa in situ y la cantidad excedente se vende a la red.

Materias primas

Desechos agroalimentarios: estiércol de cerdo, desechos de mataderos, sangre, subproductos de remolacha azucarera y ensilaje de maíz. Los desechos de origen animal se tratan térmicamente antes de cargarlos en el sistema de digestión anaeróbica para destruir posibles patógenos.

Composición química del biogás obtenido

Alrededor del 55% de contenido de CH4, un poco menos del 45% de CO2 y pequeñas cantidades de otros compuestos, como H2S.

Parámetros técnicos y de rendimiento

Energía eléctrica: 2.000 kW // Energía térmica: 2.300 kW HRT (Tiempo de retención hidráulica): 50 días Horas de funcionamiento por año: alrededor de 8.000 h Energía eléctrica producida: más de 16.000.000 kWh/año Porcentaje de autoconsumo: 8‐10 % Eficiencia eléctrica: 41,9% // Eficiencia térmica: 47,4%

¿Qué significa que es una planta combinada? ¿De qué otra forma podemos llamarlo?

¿Qué tipo de materias primas emplea de origen animal y de origen vegetal?

¿Qué significa que tiene un tiempo de retención hidráulica de 50 días?


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Ficha de trabajo 3. INSTALACIONES DE BIOGÁS 2/2

Se trata de un proceso anaeróbico, mesofílico de una etapa, de flujo continuo y digestor simple. Explica lo que significa.

¿Por qué es necesario tratar térmicamente los desechos de origen animal antes de cargarlos en el

sistema de digestión anaeróbica?

¿Qué gases forman parte de la composición química del biogás resultante? ¿Cuál es el más abundante?

ACTIVIDAD 3.2. Busca información sobre el impacto del desperdicio de alimentos, las buenas prácticas para su gestión y cómo se utiliza en la digestión anaeróbica en el informe preparado por la Asociación Mundial de Biogás en 2018 ‐ "Gestión global de desperdicios de alimentos: una guía de implementación para ciudades", disponible en http://www.worldbiogasassociation.org/food‐waste‐management‐report

Resume tus propias conclusiones


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CULTIVOS ENERGÉTICOS4


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614. CULTIVOS ENERGÉTICOS

Mapa conceptual

CULTIVOS ENERGÉTICOS

CLASIFICACIÓN

Leñosos / Herbáceos Agrícolas / Forestales

LIGNOCELULÓSICOS PRODUCCIÓN DE BIOCARBURANTES

Cardo

Brassica

Sorgo

Triticales

Avena

Centeno

Tradicionales CEREALES

Nuevos Plantas

oleaginosas

Plantas

alcohologenas

Girasol

Colza

OTROS

Caña azucar

Maíz

OTROS

CALOR

ELECTRICIDAD BIODIESEL BIOETANOL


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Como hemos visto hasta aquí se

puede obtener bioenergía de

residuos de diferentes actividades

(agrícolas, ganaderas, forestales

e industriales) pero también se

obtiene de cultivos explotados

con el único objetivo de la

obtención de biomasa a los que se

denomina cultivos energéticos.

¿Sabrías poner algún ejemplo de plantas que puedan cultivarse con fines energéticos? Indica los usos

energéticos finales concretos que puede hacerse de ellas.

Los cultivos energéticos son una opción interesante como fuentes de energía alternativas al petróleo que

pueden, además de reducir la dependencia de los combustibles convencionales, representar una

oportunidad potencial para el sector agrario contribuyendo al desarrollo rural de zonas marginadas,

motivando la inversión, revalorizando las tierras y evitando la emigración rural y el abandono de la tierra.

¿Qué condiciones crees que deben cumplir los cultivos energéticos para que realmente sean una nueva

oportunidad?


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4.1. ¿QUÉ SON LOS CULTIVOS ENERGÉTICOS?

Se definen como aquellos cultivos agrícolas o forestales de especies vegetales de crecimiento rápido que se plantan con el objetivo de su recolección para obtención de energía o como materia prima para la obtención de otras sustancias combustibles.

Los cultivos energéticos, como cualquier otro, deben responder lo más posible a criterios de sostenibilidad

y respeto medioambiental así como ser rentables económicamente para los productores.

CARACTERÍSTICAS DE LOS CULTIVOS ENERGÉTICOS

Intentando obtener la mayor rentabilidad económica y energética y la sostenibilidad medioambiental, los

cultivos con fines energéticos deben responder a las siguientes características:

Adaptarse a las condiciones climáticas y de suelo del lugar donde se cultiven: es importante buscar

el tipo de cultivo que mejor se acomode a las características del suelo y a las condiciones del lugar.

Tener altos niveles de productividad en biomasa y bajos costes de producción: suele tratarse de

cultivos de crecimiento rápido y rotaciones cortas, con una alta producción anual y que no requieran

muchas labores para ahorrar en gastos de explotación.

Tener un manejo sencillo: con requerimientos y condiciones de explotación lo más parecidas posible

a cualquier otro cultivo agrario, que requieran técnicas, labores y maquinaria convencionales sin

necesidad de grandes inversiones para su cultivo.

Tener un balance energético positivo: la energía que produzcan debe ser mayor que la energía que

se invierte en su cultivo y posterior transporte a la planta de transformación.

Ser sostenibles y no contribuir a degradar el medio ambiente: para que la biomasa sea efectiva en

la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero, debe producirse de manera sostenible.

La producción de biomasa implica una cadena de actividades que van desde el cultivo de materias

primas hasta la conversión de energía final.

Específicamente los cultivos deben cumplir los siguientes requisitos:

o No empobrecer el suelo y permitir la fácil recuperación de la tierra, para implantar posteriormente

otros cultivos.

o Los requerimientos edáficos y climáticos deben ser similares a los cultivos en retirada de forma que

se puedan cultivar en los terrenos antes utilizados por éstos.

o Bajas necesidades de fertilizantes, fitosanitarios, agua para riego y carburantes para realizar las

labores agrícolas necesarias.

o No suponer un peligro para el resto de la flora, siendo su propagación, fuera del área de cultivo,

nula por su forma de diseminación o fácilmente controlable.


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CLASIFICACIÓN DE LOS CULTIVOS ENERGÉTICOS

Se pueden clasificar atendiendo a diversos criterios.

En función de la naturaleza de la biomasa

Cultivos herbáceos: aquellos en los que su ciclo de cultivo se desarrolla durante menos de un año.

Trigo, cebada, cardo, etc.

Cultivos leñosos: con un crecimiento más lento que los herbáceos, su ciclo de cultivo se desarrolla durante varios años.

Chopo, eucalipto, pino, etc.

Según el conocimiento que se tenga de la especie o de su tradición de cultivo en la zona

Cultivos tradicionales: aquellas especies vegetales que se cultivan históricamente en una determinada región o comarca para la alimentación u obtención de materias primas de interés para la industria.

Trigo, girasol, maíz, chopo, etc. (en España).

Cultivos alternativos: aquellas especies que, a pesar de tener aptitudes para su desarrollo con fines energéticos, o no se conocen en un determinado lugar o bien se conocen, pero no se cultivan.

Cardo, sorgo, etc. (en España).

Según el medio en el que viven los cultivos energéticos

Cultivos terrestres: aquellos que viven en medio terrestre. Colza, cardo, chopo, etc.

Cultivos acuáticos: especies vegetales que viven necesariamente en lugares en los que está presente el agua.

Chlorella sp., Alaria sp., etc.

Según el tipo de biomasa que producen y su aprovechamiento final

Cultivos productores de biomasa lignocelulósica: los que tienen un importante contenido en celulosa que les hace ser especialmente aptos para combustión directa en calderas para producción de energía eléctrica o térmica, con o sin transformación, pudiendo usarse para distintas aplicaciones (térmicas, fabricación de combustibles más elaborados, obtención de biocarburantes de segunda generación.

Leñosas cultivadas en turnos cortos (chopo, eucalipto, etc) o cultivos de especies herbáceas (cardo).

Cultivos para producción de biocarburantes. Son los que se destinan a biocarburantes o combustibles líquidos obtenidos a partir de productos agrícolas y a su vez se clasifican en dos grupos:

Cultivos de plantas oleaginosas: aquellos a partir de los cuales se obtiene aceite, y mediante una serie de procesos químicos ese aceite se transforma en biodiesel.

Girasol, colza, cardo, Jatrofa, soja, palma, etc.

Cultivos de plantas alcoholígenas:aquellos a partir de los cuales se genera bioetanol y mediante una serie de reacciones químicas en las que participa dicho bioetanol se obtiene ETBE (etil‐ter‐butil‐éter), empleado como aditivo de la gasolina.

Trigo, cebada, patata, maíz, remolacha, sorgo, etc.

Cultivos herbáceos y cultivos forestales. Nos centraremos a continuación en las especies principales para

cultivos herbáceos agrícolas.


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4.2. PRINCIPALES CULTIVOS ENERGÉTICOS

Lo que se busca es el tipo de cultivo que mejor se acomode a las características del suelo y a las condiciones

del lugar, intentando obtener la mayor rentabilidad.

4.2.1. CULTIVOS AGRÍCOLAS LIGNOCELULÓSICOS

ESPECIES DE AGRICULTURA TRADICIONAL

Entre estas especies se encuentran las plantas anuales que tradicionalmente se han cultivado con el objetivo de utilizar sus frutos y semillas para otros fines (alimentación humana o animal, industria, etc), entre otros los cereales o la colza (cuyo cultivo se desarrollará en el apartado correspondiente a cultivos oleaginosos por ser otro de sus usos).

Es importante distinguir entre cultivos de invierno y de verano ya que sus características y sobre todo las exigencias de riego serán importantes a la hora de valorar la idoneidad y rentabilidad de los cultivos. En determinados lugares donde se dispone de agua y el clima es adecuado, las especies de verano más prometedoras son el maíz y el sorgo.

Cereales

Los cereales son muy apropiados para la producción de biomasa para la producción de calor o de calor y electricidad, dada la tradición de cultivo existente.

Todas las especies de cereales de invierno son susceptibles de utilizarse en la producción de energía (trigos, cebadas, triticales, avenas y centenos principalmente), aunque unos serán más favorables que otros para el uso energético. Los triticales, avenas y centenos son los mejores para aprovechamiento de su biomasa integral para producir energía por ser las especies con menores índices de cosecha (biomasa grano/biomasa total). Las avenas y los centenos tienen la ventaja de ser menores demandantes de nitrógeno y, por tanto, menos costosos de producir. Aunque no hay que obviar que también son más sensibles al encamado y menos aconsejables en tierras de alta productividad.


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El sistema de cultivo es el mismo si hablamos de una producción de grano que si hablamos de una producción de biomasa, siendo la recolección el único elemento diferente a tener en cuenta (siega de la

planta entera y empacado posterior). De este modo, los costes de producción son similares a los costes tradicionales de producir cereales, aunque la recolección de la biomasa es más costosa económicamente que la recolección del grano.

Los cereales además tienen posibilidades energéticas aunque se cultiven para otros aprovechamientos pues los residuos como las pajas de cereal pueden ser un complemento de ingresos para los agricultores porque pueden quemarse como biomasa sólida.

NUEVAS ESPECIES

Entre las denominadas nuevas especies para la producción de biomasa lignocelulósica se pueden mencionar Cynara cardunculus (cardo), Brassica carinata y Sorghum bicolor (sorgo).

CARDO (Cynara cardunculus)

El cardo es una especie vivaz muy bien adaptada al clima mediterráneo de veranos secos y calurosos que puede alcanzar buenas producciones para biomasa: cuando el cultivo está establecido puede alcanzar producciones totales superiores a 18‐20 Tm de materia seca por Ha y año.

El cultivo de cardo podemos decir que entra en producción a partir del segundo año, pudiendo permanecer en el mismo terreno una cantidad de años ilimitada, siempre que se lleven a cabo unos mínimos cuidados necesarios para su mantenimiento.

En el cultivo de cardo hay que tener presente la consideración de que el primer año es de implantación, con un desarrollo lento ya que procede de semilla. Los años posteriores sucesivos la planta rebrota de las yemas remanentes del cuello de la raíz y forma rápidamente una roseta de hojas basales gracias a las reservas acumuladas en la raíz.

Brassica carinata

La Brassica carinata es una planta crucífera aunque ésta a diferencia de otras no se cultiva como oleaginosa porque la torta del grano es tóxica, y eso hace perder mucho valor a la semilla. Pero es una planta interesante para la producción de biomasa por su alta productividad, ser menos exigente que Brassica napus e integrarse muy bien en las rotaciones, siendo más beneficiosa que un año de barbecho lo que la hace económicamente sostenible, ya que se ha demostrado que produce incrementos de rendimiento en los cultivos posteriores, por ejemplo de cereal.

Brassica carinata como cultivo para el aprovechamiento de su biomasa se adapta bien a los secanos frescos e intermedios, con producciones que se sitúan en torno a las 6‐8 Tm/Ha de biomasa. En cuanto al coste de producción, incluida recolección y transporte a fábrica, está en torno a 50‐70 €/Tm.

El cultivo de brasicas se integra perfectamente en la rotación cerealista, mejorando los rendimientos en los cereales siguientes y permitiendo la reducción del uso de fertilizantes nitrogenados y de fitosanitarios. Brassica carinata es recomendable para ser la cabecera de un ciclo de rotación, seguida de un cereal y una leguminosa.


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Esquema de rotación de cultivos para producción de biomasa herbácea.

1 año CABECERA CULTIVO PARA BIOMASA (BRASICAS) 1/6 año, 1/6 superficie

2 años CEREALES Clima húmedo: Trigo, cebada Clima seco: cebada, cebada

1 año LEGUMINOSA

La recolección implica una serie de labores diferentes: siega, hilerado, empacado y manipulación. La siega se realiza cuando empiezan a formarse las silicuas y antes de que se haya formado el grano completamente, ya que lo que se pretende es un mayor desarrollo de la parte vegetativa que de la reproductora. Es importante una adecuada adaptación de la maquinaria para la recolección de la parte vegetativa para conseguir una máxima cantidad de biomasa recogida.

La biomasa segada tiene un contenido en humedad inicial del 60‐80% que se deja reducir en campo hasta un 15% antes de hilerarse y empacarse.

Los rendimientos de Brassica carinata varían mucho en función de la técnica de recolección con los siguientes rendimientos (fuente: ITGA Navarra): 7.000 kg biomasa/ Ha con segadora, 4.000 kg biomasa/Ha con segadora‐cosechadora (más aproximadamente 1.100 kg grano/Ha) y unos 2.200 kg biomasa/Ha con cosechadora (y unos 1.900 kg. grano/Ha)

SORGO (Sorghum bicolor)

El sorgo es una especie anual de la familia de las gramíneas de origen tropical. Entre las variedades para cultivos con fines de producción de biomasa lignocelulósica destaca el sorgo para fibra. A pesar de las limitaciones de temperatura y necesidad de riegos, es de los cultivos más interesantes en cuanto a la producción de bioenergía debido a su posible doble aprovechamiento: la producción del grano para la obtención de biocarburantes, y el resto de la planta (que puede crecer hasta los 4 m de altura) para uso de biomasa con fines térmicos o eléctricos.

Los rendimientos son muy variables en función de la zona de cultivo; en la zona mediterránea pueden obtenerse datos muy positivos en cuanto a la producción de materia seca en condiciones de cultivo exigentes (fertilidad, disponibilidad de agua y temperaturas suaves).

Para obtener buenas producciones hacen falta suelos de mediana a buena calidad, siembra para obtener de 150.000 a 200.000 plantas/Ha. y riegos de 7.000 m3/Ha. y año. Algunos estudios realizados en España apuntan a una productividad de 80 Tm/Ha. y unos 10 kg de azúcar y 17 Tm de materia seca por Ha.

OTRAS ESPECIES CON POSIBILIDADES

Entre las plantas herbáceas de rápido crecimiento que pueden quemarse directamente para producir calor y electricidad encontramos además: Miscanthus spp. y Arundo donax porque, además de la alta productividad, no son exigentes en condiciones edafoclimáticas. Staiss y Pereira (2002) indican que, en regiones con buenas condiciones de agua y radiación solar y altas temperaturas, los rendimientos de 32 Ton de materia seca/ha/año de Miscanthus y hasta 40 Ton de materia seca/ha/año de Arundo donax. Brás et al. (2006) agrega que la alta productividad demostrada de Miscanthus anuncia un aumento en el área dedicada a su producción, especialmente en tierras en barbecho. Por otro lado, a pesar del potencial de Arundo donax, tanto productivo como de uso final, la prudencia en su adopción es necesaria ya que esta especie revela un comportamiento invasor en diferentes circunstancias, como se menciona en la literatura.


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4.2.2. CULTIVOS PARA OBTENCIÓN DE BIOCARBURANTES

De forma global, se pueden distinguir dos clases de biocarburantes:

1. los biocarburantes para los motores de encendido por compresión o Diesel. Las plantas oleaginosas se utilizan para la producción de biodiesel, extrayendo el aceite de sus semillas, con el objetivo de reemplazar el gasóleo que se consume en el sector del transporte.

2. los biocarburantes para los motores de encendido de chispa. Los bioalcoholes son una alternativa a las gasolinas, bien como elemento de sustitución total o como elemento que mejora su índice de octano.

CULTIVOS DE PLANTAS OLEAGINOSAS

Se puede utilizar una gran cantidad de plantas para producir biocombustibles siempre que se observen

buenas prácticas agrícolas y ambientales durante su cultivo y que no compitan con la producción de

alimentos.

Con respecto al biodiesel, aunque inicialmente se produjo en gran medida a partir del aceite de girasol y de

colza, otros cultivos también se adoptaron como materias primas, como la soja y la palma (Rosa, 2008),

aunque algunos mostraron una mayor productividad que otros. Sin embargo, otras plantas oleaginosas,

menos exigentes en suelo, humedad y clima, han demostrado ser mejores soluciones para el uso de suelos

más pobres, como la jatropha curcas y el aceite de ricino. Además, presentan mejores índices de

productividad que los cultivos de primera generación utilizados para la producción de biodiesel (Marques,

2008).

Los cultivos tradicionales para la

obtención de biodiésel han sido la colza

o el girasol, aunque existen nuevos

cultivos que se están implantando

rápidamente.

GIRASOL

El cultivo más tradicional es el girasol. Staiss y Pereira (2002) indican que las nuevas variedades de girasol pueden alcanzar rendimientos de 2,5 a 4,0 Tm de semillas/Ha con un contenido de aceite de 40 a 50%.

Cuanto más profundo sea el suelo, mayor será el desarrollo de la planta dado que el girasol tiene raíz pivotante, que puede llegar a alcanzar hasta los 2 metros en condiciones favorables, aunque la mayor cantidad de las raíces secundarias se desarrollen entre los 5 y 30 cm de profundidad. También dependerá del manejo: en siembras directas, en tierras fuertes o si el suelo está compactado y resulta difícil el desarrollo radicular, aunque el suelo sea profundo el cultivo puede tener problemas de implantación. En regadío, puede cultivarse en primeras siembras o como segunda cosecha tras un cultivo de invierno (cebada, colza, forrajes, etc.). Para estas segundas cosechas, los riegos por aspersión y la siembra directa favorecerán que el cultivo pueda implantarse en el menor tiempo posible tras la recolección del anterior.

CULTIVOS PARA BIODIESEL (Proyecto Ecas 2007)

Convencionales

Colza Girasol Soja Palma

Alternativos

Jatrofa Cardo Ricino Brassica carinata


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El girasol puede iniciar su germinación cuando la temperatura del suelo alcanza de 5 a 7ºC, pero entonces la germinación es lenta, por lo que se considera que como mínimo la temperatura debe ser de los 10ºC. A mayor temperatura en el suelo, la nascencia es más rápida y la pérdida de semilla menor. La profundidad de siembra adecuada es de 3 a 6 centímetros. En secano, con el agua como uno de sus factores limitantes, hay que intentar que la siembra se haga en las primeras fechas en las que su nascencia sea factible, para conseguir el mayor desarrollo posible cuando lleguen los calores más fuertes y más escasa sea la humedad.

La densidad de siembra habitual es de 150.000 semillas para sembrar 2 Ha en regadío y 3 Ha en secano (84.000 golpes/Ha en regadío y entre 40‐60.000 golpes/Ha en secano).

El girasol es un cultivo exigente en principios nutritivos y así, con extracciones de nitrógeno de 50 kg/Tm. El 70‐90% de nitrógeno se absorbe desde las 3‐4 hojas hasta la plena floración.

COLZA

La colza es una planta de la familia de las crucíferas que tradicionalmente se ha aprovechado para producción de semilla oleaginosa. Se siembra en suelos frescos y fértiles en climas no excesivamente fríos y con una pluviosidad razonable.

El aceite de colza, que produce una alta producción de grano y produce un aceite de excelente calidad, es la semilla oleaginosa más cultivada en la UE, siendo Alemania el principal productor.

La colza es un cultivo que tanto se puede sembrar en secano como en regadío. En secano se pueden tener producciones de 2.200 kg/ha mientras que en regadío se puede llegar a 4.500 kg/ha. Para estas producciones la clave es una buena implantación y llegar al invierno con unas plantas de buen tamaño (generalmente unas 8 hojas) y una raíz de longitud de 15 a 20 cm para que así pueda aguantar bajas temperaturas de hasta ‐17ºC.

La colza requiere de suelos profundos y bien drenados, con buena estructura. La preparación del suelo es parecida a la de los cereales. La principal diferencia es que la colza al tener raíz pivotante es más sensible a la compactación en profundidad. También es sensible al encostrado pero sembrando con humedad se evita este problema.


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Por el pequeño tamaño de su semilla, necesita una preparación esmerada de los 20 cm superficiales del suelo. Para una germinación adecuada debemos asegurar una preparación mullida y fina que permita un íntimo contacto entre el suelo y la semilla. La colza se adapta a casi todos los tipos de suelo, tolera bien suelos salinos y con rango de pH óptimo entre 5,5 y 8. Si la preparación cultural del suelo no nos asegura una buena cama de siembra, es preferible recurrir a la siembra directa.

Las necesidades de abonado en colza van a depender del potencial productivo del terreno y de su nivel de fertilizantes, por lo que se recomienda realizar un análisis de suelo de las parcelas y conocer el nivel de nutrientes de estos. Como norma general, aplicaremos para secano sobre 80‐90 UF de nitrógeno (30‐40% en fondo), 60 UF de fósforo (en fondo) y 60 UF de potasio (en fondo). En regadío, será preciso aumentar un 15‐20% estas aportaciones. Un abonado de fondo es una buena ayuda para la implantación de la colza, un cultivo muy exigente respecto al fósforo.

Por eso se recomienda hacer un abonado de fondo con un abono NPK que aporte los tres macronutrientes (por ejemplo, un 8‐15‐15) ya que la colza no necesita mucho nitrógeno para la implantación, sino que lo necesita a salida de invierno.

El azufre es un elemento esencial para la colza, el cual aplicaremos en cobertera junto con el nitrógeno en cantidades de 60‐65 UF por hectárea.

Las primeras semanas de octubre marcarían el límite para las siembras de colza de invierno en zonas atlánticas aprovechando así las primeras lluvias de otoño en la nascencia para llegar al estado de roseta antes de las primeras heladas. Se puede sembrar por tanto en estas áreas desde principios de septiembre hasta mediados de octubre, pero cuanto antes mejor para asegurar una planta de buen tamaño a principio de invierno y en cualquier caso asegurando la humedad necesaria en el suelo para facilitar que nazca.

En áreas mediterráneas, la siembra otoñal de colza comienza en septiembre y se extiende hasta la última semana de noviembre, ya que no tiene parada invernal ni riesgos de heladas.

La siembra es uno de los momentos más críticos para el cultivo, siendo muy importante acertar con la preparación del terreno y aplicar la dosis de semilla apropiada pues el factor crítico para un buen desarrollo del cultivo es una buena instalación del mismo (con una población de planta suficiente y repartida de forma homogénea). La dosis de siembra a emplear debe garantizar una población final de plantas entre 30 y 40 por metro cuadrado, es decir, en terrenos secanos normales o pobres, densidades de 4 kilogramos de semilla por hectárea (entre 65 y 75 semillas/m2) y en secanos frescos y riego de 2,5‐3 kilogramos de semilla por hectárea (entre 45 y 55 semillas m2).

Además el coste de las semillas es elevado, sobre todo en el caso de las variedades híbridas. Así, la dosis de siembra aconsejable para variedades no híbridas es de 50 a 100 semilla/m2 y en variedades híbridas de 40 a 60 semilla/m2 (éstas últimas requieren dosis inferiores por tener mayor capacidad de ramificación). Si hubiera problemas de caracoles se podría incrementar ligeramente esa densidad de siembra para contrarrestar las pérdidas causadas por estos.


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La distancia entre líneos deberá estar entre 20 y 45 cm., mientras que la profundidad de siembra ideal estará en unos 2 centímetros debido al pequeño tamaño de la semilla.

Para conseguir el máximo rendimiento es importante que al final del invierno haya un máximo de 40 plantas/m2 repartidas uniformemente en el campo pues si hay más las plantas se hacen competencia a ellas mismas y el rendimiento se ve disminuido de forma importante.

La colza es un cultivo muy versátil respecto a la sembradora a utilizar, pudiendo usarse tanto sembradoras de cereal convencional o de precisión, que permiten una reducción en la dosis. Es tipos se puede conseguir una buena implantación del cultivo si se respeta la profundidad de siembra.

Incluso se puede sembrar con una sembradora de precisión (monograno) como la que se usa en maíz. Con este tipo de sembradora se consigue la máxima homogeneidad del cultivo y se pueden llegar a grandes rendimientos, de hasta 5.500 kg/ha en regadíos de aspersión.

Dentro de las variedades de colza encontramos híbridas y no, más y menos rústicas, de más y menos precoces, de talla más y menos alta, etc. Es importante analizar las necesidades concretas antes de elegir la variedad.

OTROS CULTIVOS

Se han intentado cultivos como el cardo o la jatropha para reemplazar los cultivos de girasol, especialmente en suelos con menos retención de agua.

El cardo es una planta perenne con una fase de crecimiento activo en otoño y primavera y puede producir 20 Tm de materia seca por hectárea por año y aproximadamente 2 a 3 Tm de semillas por hectárea por año, con un contenido de aceite del 25% (Staiss y Pereira, 2002). Además, como ya se ha dicho, el cardo se puede cultivar con la capacidad dual de, además del aceite de semilla, también puede suministrar biomasa sólida como materia prima para la producción de energía (Brás et al., 2006; Lourenço y Januário, 2008), dando rendimientos interesantes cuando se compara con las plantas celulósicas.

De las oleaginosas menos estudiadas, Jatropha es la que ha generado más expectativas debido al éxito obtenido en países como India o China. Sin embargo en Europa es difícil mantener las plantas viables durante el invierno, principalmente debido a las heladas.

Como en cualquier otro cultivo, el clima va a influir en el desarrollo de los cultivos, por ejemplo, a partir de una hectárea de palma en las regiones tropicales se obtiene entre 3.700 y 5.400 l de biodiésel, mientras que si el cultivo es cardo en secano en regiones de clima mediterráneo se obtiene entre 150 y 360 l y además entre 9 y 13,5 Tm de materia seca.

CULTIVOS PARA BIOALCOHOLES O BIOETANOL

El alcohol etílico de origen vegetal o

bioetanol es un producto químico

obtenido a partir de la fermentación de los

azucares que se encuentran en los

productos vegetales (tales como cereales,

remolacha, caña de azúcar o biomasa). Se

obtiene por fermentación de materias

primas azucaradas con un grado alcohólico

inicial del 10 al 15%, pudiéndose

concentrar más tarde por destilación hasta

la obtención del denominado alcohol

hidratado, 4‐5% de agua, o llegar hasta el

alcohol absoluto tras un proceso específico

de deshidratación.


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El etanol hidratado se puede utilizar directamente en los motores de explosión convencionales con ligeras

modificaciones, y unos rendimientos análogos a los que se obtienen en los de gasolina, si están bien

regulados. El etanol absoluto se puede usar en mezcla con la gasolina normal para aumentar el índice de

octano y eliminar los aditivos de plomo en los supercarburantes. Estos carburantes se conocen con el

nombre de "gaso‐holes".

El etanol se usa en mezclas con la gasolina en concentraciones del 5, el 10%, e incluso el 85%, E5, E10 y E85

respectivamente, que no requieren modificaciones en los motores actuales.

Las materias primas utilizadas para producir este tipo de alcoholes deben ser productos hidrocarbonados

de bajo coste, ya sean de tipo azucarado o amiláceo, susceptibles de sufrir un proceso de fermentación

directamente, como la fructosa, la glucosa o la sacarosa, o tras un proceso de hidrólisis, como es el caso del

almidón o la inulina.

Cultivos como la CAÑA DE AZÚCAR, EL SORGO AZUCARERO O LA REMOLACHA entre los del primer grupo

y CEREALES, MANDIOCA, PATATAS, entre los del segundo, pueden resultar económicamente interesantes

en algunas circunstancias para la producción de etanol carburante.

Aproximadamente, se puede

obtener un litro de etanol a partir

de 2,5‐3 kg de granos de cereal, de

10 kg de raíces de remolacha o de

15‐20 kg de caña de azúcar.

Mediante el cultivo de una

hectárea de regadío de remolacha

se pueden producir 6.000 litros de

etanol, mientras que si se cultiva

MAÍZ O SORGO DULCE se obtienen

3.700 l o si el cultivo es la caña de

azúcar se producen hasta 10.000 l.

Si el cultivo es en secano, una

hectárea de trigo produciría 880 l,

mientras que el sorgo dulce

produciría 700 l (Proyecto ECAS 2007).

Al igual que en el biodiésel, la producción con cultivos tradicionales como el maíz está dando paso a la

aparición de nuevas especies de mayor rendimiento.

CULTIVOS PARA BIOETANOL (Proyecto Ecas 2007)

Convencionales Cereales (trigo, maíz, cebada…) Remolacha Caña de azúcar

Alternativos Patata Sorgo sacarino Chumbera


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1) ¿Es necesario realizar grandes inversiones económicas en una explotación agrícola para explotar cultivos energéticos?

No es necesaria una reconversión tecnológica ni inversión económica para la puesta en marcha de los cultivos energéticos. Aunque algunos tienen sus propios requerimientos y condiciones de explotación, en general constituyen productos agrarios que requieran técnicas y labores agrícolas comunes entre los agricultores así como la utilización de maquinaria convencional existente en la gran mayoría de las explotaciones, sin necesidad de grandes inversiones en maquinaria específica para su cultivo.

2) ¿Los cultivos energéticos empobrecen el suelo? ¿Son compatibles con los cultivos convencionales existentes antes en las tierras o su plantación posterior de nuevo?

Existen muchas especies cuyos requerimientos edáficos y climáticos son similares a los cultivos en retirada de forma que se puedan cultivar en los terrenos antes utilizados por éstos.

En general se trata de especies que no empobrecen más el suelo que otros cultivos y permiten la fácil recuperación de la tierra para implantar posteriormente otros cultivos.

3) ¿Pueden tener una rentabilidad económica sostenible?

Sí, siempre que el agricultor puede obtener un contrato a largo plazo y a precio cierto y se cultiven especies compatibles con el tipo de suelo y las condiciones climáticas estimándose que para que el margen económico neto para el agricultor sea atractivo se requieren especies que permitan obtener a bajo coste del orden de 20 Toneladas de materia seca (con menos de un 30% de humedad) por hectárea. Además la localización del cultivo debe ser próxima a la planta consumidora para que el cultivo sea rentable (se estima que a distancias menores de 50 Km. a fin de reducir los costes de transporte).

4) ¿Qué oportunidades ofrecen los cultivos energéticos para el medio rural?

Pueden representar una alternativa permitiendo la reutilización de tierras de retirada o la diversificación hacia nuevos cultivos, favoreciendo la creación de empleo agrícola en el medio rural a través del desarrollo de nuevas actividades económicas que requieren mano de obra, contribuyendo a la fijación de la población rural.

5) ¿Cuáles son los riesgos o impactos ambientales asociados a estos cultivos?

Como principal impacto ambiental está el posible riesgo de potenciación de monocultivos intensivos y el uso de pesticidas y herbicidas con la consiguiente contaminación ambiental pero puede evitarse eligiendo cultivos con bajas necesidades de fertilizantes, fitosanitarios, agua para riego y carburantes para realizar las labores agrícolas necesarias. En general se trata de cultivos que no suponen un peligro para el resto de la flora o es fácilmente controlable; deben evitarse aquellas especies de fácil propagación fuera del área de cultivo por su forma de diseminación.

Cuando se trata de cultivos para producción de biocarburantes, debemos tener en cuenta que dicha producción precisa de una transformación previa compleja que provoca contaminación.


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Ficha de trabajo 4.

CULTIVOS ENERGÉTICOS 1/2

ACTIVIDAD 4.1. ¿Por qué crees que es importante que los cultivos energéticos se adapten lo más posible a las condiciones climáticas y de suelo del lugar donde se cultivan?

ACTIVIDAD 4.2. De acuerdo con la clasificación establecida un mismo cultivo energético se puede clasificar en distintos grupos en función del criterio que se siga. Ejemplo: la cebada es un cultivo tradicional, terrestre, herbáceo y para producción de biocarburantes, concretamente alcoholígeno.

Establece la clasificación para cada uno de los siguientes cultivos marcando en las casillas correspondientes en la tabla.

CARDO CHOPO COLZA SORGO GIRASOL MAÍZ

En función de la naturaleza de la biomasa

Herbáceo

Leñoso

Según su tradición de cultivo en la zona

Tradicional

Alternativo

Según el tipo de biomasa y su aprovechamiento final

Uso biomasa lignocelulósica

Producción de biocarburantes

Biodiesel

Bioetanol

ACTIVIDAD 4.3. Señala si son verdaderas (V) o falsas (F) las siguientes afirmaciones sobre los cultivos energéticos:

• Contribuyen a disminuir la dependencia del exterior para el abastecimiento de combustibles contribuyendo a asegurar un suministro estable de origen local o cercano a la zona de uso.

• No es importante buscar un tipo de cultivo que se adapta a las características del suelo y a las condiciones del lugar donde se va a cultivar porque se puede solucionar con a través de mayores cantidades de fertilizantes, fitosanitarios, agua para riego y laboreo agrícola.

• Los cultivos energéticos deben tener altos niveles de productividad de biomasa y tener un balance energético positivo, es decir, la energía que produzcan debe ser mayor que la energía que se invierte en su cultivo y posterior transporte a la planta de transformación.

V F


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Ficha de trabajo 4. CULTIVOS ENERGÉTICOS 2/2

• Presentan un balance neutro o positivo en emisiones de CO2 a la atmósfera. La cantidad emitida de CO2 en la combustión fue captada previamente por las plantas durante su crecimiento.

• El manejo de los cultivos energéticos es complejo y requiere técnicas, labores y maquinaria que suponen grandes inversiones económicas iniciales para la reconversión a su cultivo.

• La localización del cultivo debe ser lo más próxima posible a la planta consumidora para reducir los costes del transporte; para que el cultivo sea rentable se estima que las distancias deben ser menores de 50 Km.

• Como principal impacto ambiental está el posible riesgo de potenciación de monocultivos intensivos y el uso de pesticidas y herbicidas con la consiguiente contaminación ambiental.

ACTIVIDAD 4.4. Analiza la siguiente tabla que recoge los rendimientos de biodiésel y bioetanol de diferentes cultivos.

¿Cuál es el cultivo que da mayor rendimiento para producción de biodiesel? ¿Y para bioetanol?

¿Eso implica que estos dos serán los cultivos más recomendables para implantar? Razona la respuesta.

RENDIMIENTOS DE BIOETANOL Y BIODIESEL DE DIFERENTES CULTIVOS

CULTIVO LITROS BIODIESEL/Ha LITROS BIOETANOL/Ha Palma 4.000‐5.000

Colza 900‐1.300

Soja 300‐600

Girasol 600‐1.000

Ricino 1.000‐1.200

Jatropha Curcas 800‐2.000

Caña 4.500‐8.000

Maíz 2.500‐3.500

Sorgo Dulce 2.500‐6.000

Switchgrass 3.000‐7.000

Remolacha 2.500‐6.000

V F


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GLOSARIO


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77GLOSARIO

Bioenergía: Energía derivada de determinados cultivos agrícolas o forestales plantados con fines energéticos, y de subproductos, residuos y desechos de origen agrícola, ganadero, forestal y de las industrias ligadas a estas actividades. Podría dividirse en agroenergía y dendroenergía (forestal).

Biocombustible: Todo combustible –sólido, líquido o gaseoso– producido a partir de la biomasa.

Biocombustible de primera generación: Combustible producido a partir de cultivos plantados ex profeso. El biodiésel, los aceites vegetales, el bioetanol obtenido a partir de los cereales y los azúcares que se encuentran en otros productos vegetales, el bio‐etil‐tercbutil éter (ETBE) y el biogás, pertenecen a esta categoría

Biocombustible de segunda generación: Combustible producido a partir de materiales celulósicos, residuos de cosecha y desechos agrícolas o urbanos. El bioetanol producido a partir de materias primas celulosas, el bio‐hidrógeno, el syngás, los bio‐aceites, el biometanol, el biobutanol o el diésel sintético obtenido a través de la reacción de Fischer‐Tropsh pertenecen a esta categoría.

Biocombustibles de tercera generación: Combustibles que utilizan métodos de producción similares a los de segunda generación, pero empleando como materia prima cultivos bioenergéticos específicamente diseñados o adaptados para mejorar la conversión de biomasa a biocombustible. Un ejemplo es el desarrollo de los árboles “bajos en lignina”, que reducen los costes de pretratamiento y mejoran la producción de etanol.

Biocombustibles de cuarta generación: Los biocombustibles de cuarta generación llevan la tercera generación un paso más allá. La clave es la captación y almacenamiento de carbono (CAC), tanto a nivel de la materia prima como de la tecnología de proceso. La materia prima no sólo se adapta para mejorar la eficiencia de proceso, sino que se diseña para captar más dióxido de carbono, a medida que el cultivo crece. Los biocombustibles de cuarta generación encarnan el concepto de «bioenergía con almacenamiento de carbono».

Biocombustible líquido: Combustible de origen biológico que se usa en su forma líquida, como el biodiésel y el bioetanol, y que en la actualidad se fabrica esencialmente a partir de cultivos como el girasol, la palma, la caña de azúcar, el maíz, la colza, la soja y el trigo.

Bioeconomía: Forma más inteligente de usar y concebir los recursos biológicos, convirtiendo los recursos renovables procedentes de la tierra o el mar en otros productos o en bioenergía, por ejemplo dando a los residuos una “segunda vida” convirtiéndoles en recursos valiosos generando de esta forma recursos económicos con el cierre del ciclo de producción. Es una forma de preservar la naturaleza y la biodiversidad a la vez que se generan nuevas actividades económicas e ingresos para agricultores, ganaderos, empresarios forestales, pescadores,… promoviendo el empleo, el crecimiento económico y por tanto el desarrollo local en áreas rurales.

Bioetanol: Biocombustible producido a partir plantas ricas en azúcares o almidón (tales como la caña de azúcar, el maíz, la remolacha, la yuca, el trigo y el sorgo).

Biodiésel: Biocombustible producido a partir de diferentes materias primas fundamentalmente los aceites vegetales (tales como el aceite de girasol y otras semillas oleaginosas, la colza, la soja y la palma) pero también grasas animales o incluso algas.

Biogás: Biocombustible gaseoso obtenido a través de procesos de bioquímicos de digestión anaerobia a partir de diferentes residuos y subproductos agro‐ganaderos y de industrias alimentarias principalmente. Es también conocido como gas renovable y es muy similar a lo que conocemos como gas natural en el sentido de que su elemento químico principal es el metano o CH4

Biomasa: Masa biológica o cantidad de materia viva producida en un área determinada de la superficie terrestre siendo susceptible de ser utilizada como fuente de energía renovable, por lo que a veces se emplea como sinónimo de bioenergía y de biocombustible (sobre todo de biocombustible sólido).


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78GLOSARIO

Biorrefinerías: Una nueva generación de refinerías que, según se prevé, producirán no solo energía térmica y eléctrica, sino también combustibles de transporte y productos industriales.

Biotransformación de la energía: Utilización de procesos biológicos para obtener productos de interés energético, por ejemplo biogás a partir de la fermentación.

Calentamiento global: El calentamiento global es un incremento, en el tiempo, de la temperatura media de la atmósfera terrestre y de los océanos, debido a la actividad humana que ha tenido lugar desde finales del siglo XIX, principalmente por las emisiones de CO2 que incrementaron el efecto invernadero.

Cambio Climático: Es la variación total del clima en la Tierra atribuido directa o indirectamente a la actividad humana. La elevación de unos pocos grados en las temperaturas medias anuales produce aumentos en el nivel del mar, alteración de los ecosistemas, aumento de fenómenos atmosféricos extremos, cambios fenológicos de las especies, cambios en la distribución de zonas de cultivo etc.

Celulosa: Constituyente orgánico principal de las plantas terrestres; se encuentra en la madera, asociada con la hemicelulosa y la lignina.

Ciclo del carbono: Término utilizado para describir el flujo de carbono en la Tierra (a través de la atmósfera, océanos, biosfera terrestre y litosfera), en varias formas, entre ellas en forma de CO2 (dióxido de carbono).

Clima: Estado medio del tiempo atmosférico o descripción estadística del tiempo en términos de valores medios y variabilidad durante períodos considerados (30 años según la definición de la Organización Meteorológica Mundial ‐OMM).

Cogeneración: Producción combinada de energía electromecánica (electricidad) y térmica (calor) útiles a partir de una única fuente de energía o combustible.

Combustibles fósiles: Combustibles no renovables que proceden de restos de seres vivos de épocas geológicas anteriores que se han formado durante períodos de tiempo geológicos, es decir, muy largos y por ello se trata de recursos no renovables. Son el carbón, el petróleo y el gas natural y todavía constituyen la mayor parte de las fuentes de energía que se consumen en la actualidad.

Comercio de derechos de emisiones: sistema de cupos comercializables de emisiones de gases a la atmósfera, basado en cantidades atribuidas calculadas a partir y de los compromisos de reducción y limitación de emisiones del Protocolo de Kyoto, para lograr objetivos ambientales que permiten a los países que reduzcan las emisiones de gases de efecto invernadero por debajo de los niveles requeridos, utilizar o comercializar el remanente de derechos de emisión para compensar las emisiones en otra fuente dentro o fuera del país.

Conservación: desarrollo de políticas, leyes, planes y actuaciones para prevenir y paliar la alteración de los ecosistemas naturales y por lo tanto de las comunidades de especies debido a las actividades de origen humano.

Consumo: El hecho de usar y abusar de toda clase de recursos naturales, de energía o de productos transformados.

Cuadgeneración: Proceso de producción combinada de calor, electricidad, enfriamiento y CO2 resultantes de procesos de producción de biogás. Las instalaciones modernas de biogás pueden capturar el CO2 que forma parte del biogás resultante del proceso para ser aprovechado en los invernaderos que lo necesitan para la fotosíntesis de las verduras o en industrias que lo utilizan en el proceso de fabricación (bebidas gaseosas, gases medicinales).

Cultivo energético: Cultivo de aquellas especies vegetales de crecimiento rápido que se plantan con el objetivo de su recolección para obtención de energía o como materia prima para la obtención de otras sustancias combustibles.


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79GLOSARIO

Desarrollo sostenible: Desarrollo que atiende las necesidades actuales sin comprometer la capacidad de las generaciones futuras para satisfacer sus propias necesidades, teniendo presente que la explotación de los recursos naturales no debe estar por encima de su capacidad de autogenerarse.

Digestato: Desecho que se obtiene después de la producción de biogás como un subproducto de las plantas de digestión anaerobia y sirve como fertilizante que puede emplearse en los cultivos agrícolas o forestales.

Digestor anaeróbico: Parte donde tiene lugar la parte más importante del proceso de formación de biogás; es un reactor resistente a los gases donde la descomposición de las materias primas tiene lugar en ausencia de oxígeno y se produce el biogás.

Dióxido de carbono (CO2): Gas incoloro e incombustible que es un componente normal de la atmósfera (0,03%) y es utilizado por las plantas verdes a través de la fotosíntesis como fuente de carbono y liberado a la atmósfera tanto por plantas como por animales durante el proceso de la respiración, pero es producido en grandes cantidades durante la combustión de los diferentes tipos de combustibles (fundamentalmente a partir del petróleo y el carbón), siendo altamente contaminante por ser uno de los principales gases responsables del efecto invernadero.

Economía circular: Sistema de aprovechamiento de recursos donde prima la reducción de los elementos, minimizando la producción al mínimo indispensable, reutilizando los elementos que por sus propiedades no pueden volver al medio ambiente y aprovechando residuos de diferentes actividades como materia prima para la producción de energía u otros productos. La economía circular pretende cambiar el paradigma de producir, usar y tirar del actual modelo económico lineal que podría estar llegando a su fin.

Efecto invernadero: Efecto natural que permite que la tierra tenga una temperatura aceptable para el desarrollo de la vida (algunos gases que componen la atmósfera de la atmósfera, como el CO2, concentran sobre la tierra parte del calor que emite ésta una vez calentada por el sol haciendo que este calor sea devuelto a la tierra) pero se ha convertido en un problema debido al incremento de esos gases GEI de origen antropogénico y el sobrecalentamiento global que están ocasionando.

Eficiencia energética: Relación entre el producto de energía de un proceso de conversión o de un sistema y su insumo de energía. Cuanto más eficiente es el proceso energético menos pérdidas de energía no aprovechada existen.

Emisiones: Es la liberación de contaminación en forma de gases a la atmósfera en un área y un periodo de tiempo especificados procedentes de actividades industriales, domésticas y urbanas, del transporte, de la producción de electricidad en centrales térmicas y de la combustión derivada del consumo de diferentes combustibles.

Emisiones netas de dióxido de carbono: Diferencia entre fuentes y sumideros de dióxido de carbono en un período dado y en un zona o región específica.

Energías alternativas: Energías obtenidas de fuentes distintas a las clásicas como carbón, petróleo y gas natural. Son energías alternativas la bioenergía, solar, eólica, geotérmica, mareomotriz, etc. que además son energías renovables.

Energía calorífica o térmica: Es la energía que se produce en forma de calor o la que se transmite entre dos focos a diferente temperatura.

Energía de la biomasa: La que puede obtenerse de compuestos orgánicos combustibles obtenidos a partir de materia orgánica.

Energía eléctrica: Es la que tiene un sistema de cargas eléctricas, que pueden ser fijas o en movimiento. Esa última es la energía eléctrica, que es la que nosotros utilizamos y que se mide en vatios.

Energía eólica: Energía cinética del viento, que puede utilizarse para mover las palas de un aerogenerador y producir energía eléctrica.


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Energía fotovoltaica: Energía eléctrica obtenida de la luz mediante células fotoeléctricas que responden a la energía luminosa liberando electrones.

Energía geotérmica: Energía calorífica que puede obtenerse a partir de materiales terrestres (agua, rocas) anormalmente calientes. En general, la temperatura de los materiales terrestres aumenta con la profundidad de forma regular (gradiente geotérmico), pero pueden existir puntos concretos donde existen altas temperaturas a menos profundidad las cuales pueden ser aprovechadas.

Energía hidráulica: Energía potencial de una masa de agua que puede ser aprovechada para mover una turbina y generar electricidad.

Energía mecánica: Es la que genera movimiento, y que puede ser de varios tipos: cinética si es debida a la velocidad, elástica si está relacionada con la deformación de un cuerpo elástico, neumática si es la provocada al comprimir un gas.

Energía nuclear: Energía convencional debida a una transformación de una masa de energía mediante la fusión nuclear que puede utilizarse para producción de electricidad.

Energía primaria: Energía que no ha sufrido transformación, como la energía cinética del viento o la energía radiante solar.

Energía química: Aquella que se desprende o se absorbe durante una reacción química, como por ejemplo durante la fotosíntesis.

Energías renovables: Energías procedentes de fuentes indefinidamente renovables por formar parte de ciclos naturales y en oposición a aquellas que proceden de reservas o yacimientos fósiles o minerales. Son energías renovables la solar, eólica, hidráulica, del mar y de la biomasa.

Energía solar: Energía del sol en dos formas: radiante (que puede ser aprovechada para la producción de electricidad en virtud del efecto fotoeléctrico) o térmica.

Energía solar fotovoltaica: Producción de energía eléctrica a partir de la energía solar mediante células fotovoltaicas que responden a la energía luminosa del sol.

Gases efecto invernadero (GEI): Gases cuya presencia en la atmósfera bloquean la radiación solar y el calor, contribuyendo al efecto invernadero. Los GEI más importantes son, el vapor de agua, el dióxido de carbono, el metano y el ozono.

Gases generadores de lluvia ácida: Sustancias químicas gaseosas como los óxidos de azufre y nitrógeno que se vierten a la atmósfera donde pueden formar ácidos al combinarse con el vapor de agua.

Gas natural: Mezcla gaseosa de hidrocarburos entre los que se encuentra en mayor proporción el metano. Se forma en el interior de la tierra y suele aparecer asociado al petróleo, se utiliza como combustible para usos domésticos e industriales.

Gasómetro: Depósito de almacenamiento del biogás que es una membrana hermética y estanca, resistente a la presión, agentes atmosféricos, condiciones meteorológicas y radiación ultravioleta. También puede servir como cubierta del digestor anaeróbico.

Hidrocarburo: Compuestos orgánicos formados por Carbono e Hidrógeno.

Kilovatio: Unidad de potencia eléctrica equivalente a 1000 vatios. Abreviatura Kw.

Lluvia ácida: Precipitaciones en las que el agua contiene ácidos disueltos producidos a partir de óxidos de azufre y nitrógeno (SO2, SO3, NO, NO2) emitidos a la atmósfera como contaminantes, generalmente procedentes de combustiones industriales. La lluvia ácida causa daños ambientales importantes en los bosques y en el suelo.

Materia prima: Toda biomasa procedente de cultivos, residuos o subproductos que se destina a ser convertida en energía, biogás o en biocombustibles para el transporte.


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Materias primas dendroenergéticas: Madera y biomasa recuperadas en los bosques y de árboles y usadas para producir combustible.

Metanogénesis: Descomposición biológica de la biomasa en ausencia de oxígeno, mediado por microorganismos anaerobios, con el resultado final de producción de metano.

Pellets: Partículas pequeñas usadas para la generación de energía, confeccionadas con madera secada, prensada y restos de corta.

Petróleo: Líquido oleoso bituminoso de origen natural compuesto por diferentes sustancias orgánicas que se encuentra en grandes cantidades bajo la superficie terrestre y se emplea como combustible y materia prima para la industria química. De su destilación se obtienen distintos combustibles (Queroseno, gasóleo, gasolina, etc.)

Pirólisis: Proceso de descomposición de materias orgánicas mediante calor en un ambiente carente de oxígeno; es un método para convertir la biomasa en biodiesel.

Recursos renovables: Recursos que se regeneran por procesos naturales, por lo que su utilización no implica una disminución irreversible si la tasa de consumo no supera a la tasa de formación. Son recursos renovables los productos agrícolas y forestales entre otros.

Tiempo de retención hidráulica: Término que a menudo se menciona en relación con los sistemas de digestión anaeróbica y determina cuánto tiempo debe permanecer la materia prima dentro del digestor para obtener una producción óptima de biogás.

Trigeneración: Proceso de producción combinada de tres tipos de energía: calor, electricidad y energía de enfriamiento que pueden proporcionar las plantas de cogeneración pudiendo proporcionar el aire acondicionado de todo un edificio, o puede garantizar la refrigeración necesaria en un proceso industrial.


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PAUTAS PARA UN ESTUDIO DE VIABILIDAD DE UN PROYECTO DE IMPLANTACIÓN DE UNA INSTALACIÓN DE BIOENERGÍA


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83PAUTAS PARA EL ESTUDIO DE VIABILIDAD DE UN PROYECTO DE IMPLANTACIÓNDE UNA INSTALACIÓN DE BIOENERGÍA

Es necesario realizar un análisis de la viabilidad técnica y económica antes de la ejecución de un proyecto de aprovechamiento bioenergético que analice las condiciones técnicas de la instalación, su emplazamiento y la calidad y suministro de materia prima para que sea posible y rentable.

Este análisis idealmente conlleva las siguientes etapas (si bien no todos los proyectos conllevan el desarrollo de todas ellas):

1. ESTUDIO DE POTENCIAL DE BIOMASA.

Se debe garantizar un suministro de combustible para lo que debemos comprobar la suficiencia o carencia de materia procedente de residuos, para que en caso negativo se tengan en cuenta otras fuentes alternativas de materia prima de biomasa que complemente la cantidad de recurso necesario para el funcionamiento de la instalación.

Para ello tendremos en cuenta la producción de materia prima procedente de residuos (cantidades, tipos concretos y la ubicación de la procedencia):

Actividades agrícolas.

Actividades ganaderas.

Actividades de industria agroalimentaria.

Actividades de industria madera y mueble.

Una vez estudiadas las fuentes de biomasa existentes en la propia explotación y/o en el área más inmediatamente próxima a ella y conocida la cantidad de biomasa generada se aplican los distintos factores y condicionantes que restringen el uso de una parte de la materia prima para alcanzar una cantidad final de biomasa realmente aprovechable con los medios técnicos y humanos con los que se cuenta. Por último se aplica un factor de disponibilidad, atendiendo a los posibles usos con los que entraría en competencia o usos actuales de estos residuos.

Es fundamental realizar este estudio previamente al dimensionado de la instalación en base a su cantidad y tipo, ya que de lo contrario se puede sobredimensionar la planta viéndose obligados a aprovisionarla con recursos lejanos que repercuten en la viabilidad del proyecto.

2. ESTUDIO DE LAS CARACTERÍSTICAS DE LA BIOMASA.

El proceso de aprovechamiento energético de residuos como materia prima de biomasa requiere el conocimiento de sus características como combustible, con objeto de dimensionar los equipos a emplear y optimizar sus parámetros de funcionamiento del proceso y garantizar una calidad óptima de los productos.

El análisis energético indica la capacidad calorífica del combustible, sin embargo es fundamental conocer otros parámetros para prever su calidad y su idoneidad. Los parámetros más importantes que se tienen en cuenta en la evaluación de una biomasa son:

o Contenido de humedad. El contenido de humedad es determinante ya que influye en el pretratamiento a llevar a cabo, encareciendo y ralentizando el proceso, condicionando también las necesidades de almacenamiento así como reduciendo el contenido energético de la biomasa.

o Contenido en volátiles, carbono fijo y cenizas.

o Análisis elemental: Contenidos en C, H, N, S, Cl, O.

o Fusibilidad y análisis mineralógico de las cenizas. Determinan la tendencia a la formación de escorias que disminuyen el rendimiento de los equipos.

o Granulometría. Esta repercute en la necesidad de instalar equipos de triturado.


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3. LOGÍSTICA: TRANSPORTE Y UBICACIÓN.

Como resultado de esta parte del estudio se obtendrá la localización de los puntos con máxima concentración de biomasa y la recogida y transporte de biomasa más óptimos, analizándose las necesidades y posibilidades de almacenamiento y los costes de biomasa puesta a pie de planta.

Sistemas de recogida, transporte y pretratamiento. Se estudia en primer lugar los sistemas de recogida más apropiados y los sistemas de pretratamiento de la biomasa, estudiando por ejemplo las necesidades de astillado, molienda, secado y densificado que precisa la biomasa con el fin de conseguir una materia prima idónea a la instalación y que a la vez pueda mejorar rendimientos económicos. Estas actividades se deben mecanizar todo lo posible con el objetivo de reducir costes. En cuanto a biomasas leñosas, la maquinaria a la que dirigir el estudio por la reducción de costes asociados es la maquinaria de recogida y densificado empleada antes de su transporte al lugar de utilización o segunda transformación, mientras que para las herbáceas, el aspecto más importante es la reducción de las pérdidas de la parte vegetativa que se producen en los procesos de siega, hilerado y empacado. En el pretratamiento se han de considerar algunos aspectos que pueden originar algunos problemas en equipos de tratamiento y manejo (como el taponamiento en los equipos, formación de bóvedas en silos y tolvas, fermentación de la biomasa amontonada perdiendo parte de su poder calorífico o el incremento de la humedad).

Evaluación y selección de las mejores ubicaciones. El objetivo es evaluar todas las ubicaciones posibles de la planta de biomasa desde el punto de vista de las distancias, tiempo y costes de transporte. Las herramientas utilizadas deben considerar una serie de costes fijos (CF) y un término de costes variables dependientes de la distancia (CD). Los costes fijos unitarios están asociados por un lado a las operaciones de carga y descarga en las que se consume tiempo, recursos humanos y combustible. Los costes de personal y combustible de este proceso se calcularán para una carga completa de la unidad de transporte. Los costes variables asociados a la distancia total recorrida para llevar toda la biomas al punto son los debidos al combustible consumido, recursos humanos y mantenimiento del vehículo.

La estimación de la demanda potencial local para aplicaciones térmicas o de cogeneración permitirá: cuantificar el porcentaje de biomasa que se podría autoconsumir en el área de aportación de biomasa. Considerando la demanda potencial de consumidores de biomasa se podrá estimar cuales son los productos energéticos más recomendables para el área analizada: Electricidad, calor o biocombustibles sólidos.

4. ELECCIÓN DE LA TECNOLOGÍA DE APROVECHAMIENTO.

Se ha de determinar el proceso y la tecnología que más se adapta a la naturaleza y condiciones de la biomasa de la que se dispone para optimizar el rendimiento que dependerá de factores propios de la biomasa (cantidades y características) y uso final de la energía y necesidades energéticas que se quieren satisfacer con su aprovechamiento.

Hay que estar al corriente de la existencia de tecnologías nuevas y las mejoras de las existentes y saber si son incorporables a nuestro proyecto.

Se deben considerar los gastos e ingresos que supone la inversión: coste de compra, recogida y transporte de la biomasa, los costes de personal, la energía eléctrica consumida, gastos de operación y mantenimiento de la planta y costes de seguros e imprevistos así como ingresos (coste venta producto final).

5. IMPLANTACIÓN DE INSTALACIONES DE APROVECHAMIENTO ENERGÉTICO.

En esta etapa, se pondrá en marcha el proyecto de instalación de la tecnología más adecuada, siendo clave tener medidas para el correcto funcionamiento.


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

PROJECT 2017‐1‐ES01‐KA202‐038057

materiales didÁcticos “bioenergÍa en el medio rural” · 2019-12-23 · proyecto rural...

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