INTRODUCCIÓN¿Qué es la biomasa?
Biomasa, abreviatura de masa biológica, es un término genérico que hace referencia a la cantidad de materia viva producida por plantas, animales, hongos o bacterias, en un área determinada. Se suele utilizar para hacer referencia al combustible energético que se obtiene directa o indirectamente de estos recursos biológicos.
Hay otra característica que diferencia a la biomasa de otros recursos energéticos, y es el hecho de que es un recurso potencialmente renovable. El carbón, el gas, el petróleo y otros combustibles fósiles, no se consideran biomasa, aunque deriven de material vivo. El tiempo necesario para la formación de estos combustibles (millones de años) hacen que no puedan ser considerados como renovables.
Biomasa vegetal
La fuente original de la energía presente en la biomasa es el sol. Los cloroplastos (pequeñas "factorías" presentes en las plantas) usan la energía solar (en forma de energía luminosa, o fotones), el CO2 presente en el aire, y el agua del suelo para fabricar carbohidratos (azúcar, celulosa, etc.). La energía original proveniente del sol, se almacena ahora en todos estos componentes.
Alguna de esta energía almacenada se traspasará a los animales en la cadena alimenticia. A su vez, los restos de las plantas, los excrementos animales, etc., pueden ser vistos como almacenes de energía solar.
Tipos de biomasa
La biomasa como fuente para la producción de energía renovable puede clasificarse en:
Biomasa natural. Se produce de forma espontánea en la naturaleza, sin intervención humana. Por ejemplo, las podas naturales de los bosques.
Biomasa residual seca. Procede de recursos generados en las actividades agrícolas, forestales. También se produce este tipo de biomasa en procesos de la industria agroalimentaria y de la industria de transformación de la madera. Dentro de este tipo de biomasa, se puede diferenciar la de origen forestal y la de origen agrícola.
Biomasa residual húmeda. Procede de vertidos biodegradables formados por aguas residuales urbanas e industriales y también de los residuos ganaderos.
Cultivos energéticos tanto forestales como agrícolas. Son aquellos cultivos realizados tanto en terrenos agrícolas como forestales y que están dedicados a la producción de biomasa con fines no alimentarios.
¿Cómo se transforma la biomasa en energía?
Hay varios métodos para transformar la biomasa en energía, los más utilizados son los métodos termoquímicos y los biológicos.
- Métodos termoquímicos.
Estos métodos se basan en la utilización del calor como fuente de transformación de la biomasa. Están muy desarrollados para la biomasa seca.
Hay tres tipos de procesos que dependen de la cantidad de oxígeno presente en la transformación:
Combustión. Se somete a la biomasa a altas temperaturas con exceso de oxígeno. Es el método tradicional para la obtención de calor en entornos domésticos, para la producción de calor industrial o para la generación de energía eléctrica.
Pirólisis. Se somete a la biomasa altas temperaturas (alrededor de 500ºC) sin presencia de oxigeno. Se utiliza para producir carbón vegetal y también para obtener combustibles líquidos semejantes a los hidrocarburos.
Gasificación. Se somete a la biomasa a muy altas temperaturas en presencia de cantidades limitadas de oxígeno, las necesarias para conseguir así una combustión completa. Según se utilice aire u oxígeno puro, se obtienen dos productos distintos, en el primer caso se obtiene gasógeno o gas pobre, este gas puede utilizarse para obtener electricidad y vapor, en el segundo caso, se opera en un gasificador con oxígeno y vapor de agua y lo que se obtiene es gas de síntesis. La importancia del gas de síntesis radica en que puede ser transformado en combustible líquido.
- Métodos biológicos
Se basan en la utilización de diversos tipos de microorganismos que degradan las moléculas a compuestos más simples de alta densidad energéticas. Son métodos adecuados para biomasa de alto contenido en humedad, los más conocidos son la fermentación alcohólica para producir etanol y la digestión anaerobia, para producir metano.
La digestión anaerobia de la biomasa por bacterias, se puede utilizar en explotaciones de ganadería intensiva, con la instalación de digestores o fermentadores, en donde la celulosa procedente de los excrementos animales se degrada en un gas que contiene cerca del 60% de metano.
Aplicaciones energéticas
La transformación de la biomasa puede dar origen a distintas energías:
Energía térmica. Agua o aire caliente, vapor. Es la aplicación más extendida de la biomasa natural y residual. Los sistemas de combustión directa se pueden utilizar directamente para cocinar alimentos, para calefacción o secado. Además, es posible aprovechar el vapor que se desprende para producir electricidad o para procesos industriales.
Energía eléctrica. Se obtiene, sobre todo, a partir de la transformación de biomasa procedente de cultivos energéticos, de la biomasa forestal primaria y de los residuos de las industrias. En determinados procesos, el biogás resultante de la fermentación de la biomasa también se puede utilizar para la producción de electricidad. La tecnología a utilizar para conseguir energía eléctrica depende del tipo y cantidad de biomasa. Así tenemos:
Ciclo de vapor: está basado en la combustión de biomasa, a partir de la cual se genera vapor que es posteriormente expandido en una turbina.
Turbina de gas: utiliza gas de síntesis procedente de la gasificación de un recurso sólido. Si los gases de escape de la turbina se aprovechan en un ciclo de vapor se habla de un ciclo combinado.
Motor alternativo: utiliza gas de síntesis procedente de la gasificación de un recurso sólido o biogás procedente de una digestión anaerobia.
Energía mecánica. Son los biocombustibles, pueden sustituir total o parcialmente a los combustibles fósiles, permitiendo alimentar motores de gasolina con bioalcoholes y motores diesel con bioaceites. En muchos países, este tipo de combustibles son ya una realidad, por ejemplo, en Brasil ya son millones los vehículos propulsados con alcohol casi puro obtenido de la caña de azúcar.
La forma de transformar la biomasa en energía depende, fundamentalmente, del tipo de biomasa que se esté tratando y del uso que se quiera dar a esta energía. Los sistemas comerciales para utilizar biomasa residual seca se pueden clasificar en función de que estén basados en la combustión del recurso (hay gran número de calderas para biomasa en el mercado) o en su gasificación. Los sistemas comerciales para aprovechar la biomasa residual húmeda están basados en la pirólisis. Para ambos tipos de recursos, existen varias tecnologías que posibilitan la obtención de biocarburantes.
El medioambiente y la bioenergía
El planteamiento de la utilización de la biomasa como fuente de energía tiene que estar basado en la sostenibilidad, es decir, consumir como mucho, lo que se produce. Esta idea está completamente alejada de las formas tradicionales de utilización que aún se utilizan en buena parte del mundo y que son responsables de graves daños medioambientales: pérdida de biodiversidad, desertificación, degradación de las fuentes de agua, etc.
En el aprovechamiento de la bioenergía, es importante evitar posibles consecuencias nocivas para el medio ambiente, como son la extracción excesiva de leña o el establecimiento de monocultivos en gran escala.
La biomasa ante el efecto invernadero
La emisión de gases de efecto invernadero acelera el calentamiento de la atmósfera y colabora a un cambio climático que trascenderá muy negativamente en muchos aspectos de las actividades humanas.
La quema de combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas) y la destrucción de los bosques, se han convertido en las principales causas de la emisión a la atmósfera de dióxido de carbono (CO2), el gas más peligroso en la generación del efecto invernadero (los combustibles fósiles, por producirlo, y la desaparición de los bosques por no absorber el exceso de este gas en la atmósfera).
La deforestación es una de las causas de mayor relieve en la emisión de dióxido de carbono y metano a la atmósfera y el problema radica en el papel esencial que desempeñan las grandes masas de materia vegetal (junto con los océanos), al equilibrar la cantidad de CO2 en la atmósfera haciendo de sumideros de carbono.
Las estrategias a utilizar se centran en controlar y estabilizar las emisiones de gases de efecto invernadero promocionando las energías renovables.
Y, es en este campo, en donde la utilización de la bioenergía juega un doble y positivo papel. Por un lado, la combustión de la biomasa produce la misma cantidad de CO2 que antes consumió, dejando al sistema en equilibrio, además, se utiliza como sustitutivo de otros combustibles que se limitan a la liberación del dióxido de carbono. Por otro lado, una potenciación de la bionergía ayudaría a la reforestación del planeta, aumentando así la cantidad de CO2 absorbida.
Hay estudios que apuntan que para conseguir estabilizar las concentraciones equivalentes de CO2 en la atmósfera en niveles que no conocemos desde los años 30 del siglo pasado, necesitaríamos que el 40% de la energía eléctrica producida en el mundo se obtenga a partir de la biomasa.
La lluvia ácida
La biomasa tiene contenidos en azufre prácticamente nulos, generalmente inferiores al 0,1%. Por este motivo, las emisiones de dióxido de azufre, que junto con las de óxidos de nitrógeno son las causantes de la lluvia ácida, son mínimas en los procesos de transformación de biomasa forestal en energía.
Los incendios forestales
En el sur de Europa, los incendios forestales amenazan gravemente su sostenibilidad. Durante el año 2005 sólo en Portugal ardieron cerca de 250.000 ha y en el conjunto de los países del sur de Europa 500.000 ha.
El progresivo abandono de las actividades agrosilvopastorales que se ha producido en la última mitad del siglo XX debido al éxodo rural ha provocado un incremento de la biomasa en los ecosistemas que los hace fácilmente combustibles. Parte de esta biomasa se puede utilizar para la generación de energía.
La erosión y la deforestación
El aprovechamiento de biomasa sin explotar y el establecimiento de plantaciones y cultivos energéticos puede paliar el problema de la desertización que se está produciendo en el sur de Europa. En particular, los cultivos perennes, pueden ayudar a prevenir problemas de erosión al reducir el impacto de la lluvia y el transporte de sedimentos.
Las tierras deforestadas se pueden rehabilitar como plantaciones bioenergéticas.
Puestos de trabajo en el medio rural
El aprovechamiento de la bioenergía contribuye a la creación de empleo en el medio rural, beneficiando el desarrollo económico de las zonas tradicionalmente deprimidas.
TAREA
La tarea del alumnado será la de entender y explicar ante el profesor y sus compañeros las ventajas de una alternativa energética procedente de la biomasa, argumentando y estableciendo las razones de la importancia de su uso en el momento actual, relacionandolo con la contaminación y el calentamiento global del planeta.
PROCESO
En base a diagramas, empleando transparencias y presentación PowerPoint donde se visualizen las ventajas e inconvenientes del uso de la biomasa, y utilizando los recursos que a continuación se citan, redactar informes que contemplen su importancia.
RECURSOS
A continuación se ofrece otra información relacionada con la biomasa y otras fuentes de energía.
Energía renovable
Biocombustible
Energía geotérmica
Central hidroeléctrica
Energía solar
Energía mareomotriz
Energía undimotriz
Energía eólica
EVALUACIÓN
Una vez expuestos todos los trabajos, se evaluarán de la manera siguiente:
- La presentación y exposición oral se estimará como el 30% de la nota final.
- El examen teórico-practico, estará basado en nociones generales y un un diagrama, y supondrá el resto del total de la puntuación.
CONCLUSIÓN
Se pretende que el alumno capte conceptos necesarios sobre biomasa, para que una vez entendido su concepto comprenda la importancia no solo a nivel de contaminación, sino una comparativa económica y de repercusiones medioambientales que supone la explotación de otros recursos utilizados para la obtención de energía.
MARCOS ÁLVAREZ ABAD
C.A.P. 2009
