BIOMAS O BIOCOMBUSTIBLES

BIOMASA

Esta fue la primera fuente de energía que conoció la humanidad. La madera o incluso los excrementos secos son biocombustibles. Si se administra bien la madera de los bosques puede ser un recurso renovable y mal administrado puede convertirse en un desastre ecológico. De este modo se propuso la biomasa como fuente de energía. Biomasas pueden ser virutas o aserrín de madera, producto de la limpieza de bosques o incluso de su explotación racional.

VENTAJAS: Es una fuente de energía limpia y con pocos residuos que, además son biodegradables. También, se produce de forma continua como consecuencia de la actividad humana.

INCONVENIENTES: Se necesitan grandes cantidades de plantas y, por tanto, de terreno. Se intenta "fabricar" el vegetal adecuado mediante ingeniería genética. Su rendimiento es menor que el de los combustibles fósiles y produce gases, como el dióxido de carbono, que aumentan el efecto invernadero.

TIPOS

Biomasa natural

La biomasa natural es la que se produce en ecosistemas naturales. La explotación intensiva de este recurso no es compatible con la protección del medio ambiente, aunque sea una de las principales fuentes energéticas en los países subdesarrollados. La biomasa natural se produce sin la intervención del hombre para potenciarla o para modificarla. Se trata fundamentalmente de residuos forestales:

 Derivados de limpieza de bosques y de restos de plantaciones

 Leñas y ramas

 Coníferas

 Frondosas

Biomasa residual

La biomasa residual es la que generada en las actividades humanas que utilizan materia orgánica. Su eliminación en muchos casos supone un problema. Este tipo de biomasa tiene asociadas unas ventajas en su utilización:

 Reduce la contaminación y riesgos de incendios.

 Reduce el espacio en vertederos.

 Los costes de producción pueden ser bajos.

 Los costes de transporte pueden ser bajos.

 Evita emisiones de CO2.

 Genera puestos de trabajo.

 Contribuye al desarrollo rural.

La biomasa residual se divide a su vez en una serie de categorías que se estudian a continuación.

CULTIVOS ENERGÉTICOS

Son cultivos específicos dedicados exclusivamente a la producción de energía. A diferencia de los agrícolas tradicionales, tienen como características principales su gran productividad de biomasa y su elevada rusticidad, expresada en características tales como resistencia a la sequía, a las enfermedades, vigor, precocidad de crecimiento, capacidad de rebrote y adaptación a terrenos marginales.

Entre los cultivos energéticos se pueden incluir cultivos tradicionales (cereales, caña de azúcar, semillas oleaginosas) y otros no convencionales (cynara, pataca, sorgo dulce) que están siendo objeto de numerosos estudios para determinar sus necesidades de cultivo.

PROCESOS DE CONVERSION DE LA BIOMASA EN ENERGIA

Existen diferentes métodos que transforman la biomasa en energía aprovechable, expondremos los dos métodos más utilizados en este momento, los 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, sobre todo para la paja y la madera. Se utilizan los procesos de:

Combustión: Es la oxidación de la biomasa por el oxígeno del aire, en esta reacción se libera agua y gas carbónico, y puede ser utilizado para la calefacción doméstica y para la producción de calor industrial.

Pirolisis

Se trata de una combustión incompleta a alta temperatura (500ºC) de la biomasa en condiciones anaerobias. Se utiliza desde hace mucho tiempo para producir carbón vegetal. Este método libera también un gas pobre, mezcla de monóxido (CO) y dióxido de carbono (CO2), de hidrógeno (H2) y de hidrocarburos ligeros. Este gas, de poco poder calórico, puede servir para accionar motores diésel,para producir electricidad, o para mover vehículos. Una variante de la pirolisis, es la pirolisis flash. Esta se realiza a una temperatura mayor, alrededor de 1.000 ºC, y tiene la ventaja de asegurar una gasificación casi total de la biomasa. Se optimiza de esta forma el "gas pobre".

Las instalaciones en la que se realizan la pirolisis y la gasificación de la biomasa se llaman gasógenos. El gas pobre producido puede utilizarse directamente o puede servir como base para la síntesis de metanol, el cual podría sustituir a las gasolinas para la alimentación de los motores de explosión (carburol).

La gasificación tiene ventajas con respecto a la biomasa original: el gas producido es más versátil y se puede usar para los mismos propósitos que el gas natural; puede quemarse para producir calor y vapor y puede alimentar motores de combustión interna y turbinas de gas para generar electricidad; produce un combustible relativamente libre de impurezas y causa menores problemas de contaminación al quemarse.

MÉTODOS BIOLÓGICOS

Se trata de una fermentación alcohólica que transforma la biomasa en etanol (biocombustible). Este alcohol se produce por la fermentación de azúcares.

Otro método biológico es la fermentación metánica, que es la digestión anaerobia de la biomasa por bacterias. Se suele utilizar para la transformación de la biomasa húmeda. En los fermentadores, o digestores. La celulosa es la sustancia que se degrada en un gas, el cual contiene alrededor de 60% de metano y 40% de gas carbónico. Para este proceso se requiere una temperatura entre 30-35 º C. Estos digestores por su gran autonomía presentan una opción favorable para las explotaciones de ganadería intensiva.

CLASIFICACION

Principalmente son dos en los cuales se tratará la generación de energía térmica y eléctrica obtenida mediante la combustión de biomasa sólida, sin olvidar que a través la combustión de biogás también podemos generar ambos tipos de energía. Igualmente, mediante los biocarburantes se obtiene energía aprovechable para hacer funcionar los motores de combustión térmica transformándola en energía mecánica.

USO ELÉCTRICO DE LA BIOMASA:

La obtención de energía eléctrica a través de la quema de biomasa sólida se realiza generalmente a gran escala (plantas mayores de 2MW). Esto es debido principalmente a que las instalaciones necesarias requieren una gran inversión económica. Además, los rendimientos globales obtenidos son mayores cuanto mayor sea la potencia generada.

El funcionamiento de una planta de biomasa para la generación de energía eléctrica consiste en la recepción de la biomasa, generalmente en forma de alpacas (paja ó astillas), posteriormente se colocan automáticamente en una cinta transportadora, que las conduce hasta la caldera. Allí, previamente desmenuzadas, caen a una parrilla vibratoria que favorece la combustión y la evacuación de inquemados. Dicha combustión calienta el agua que circula por las tuberías de las paredes de la caldera y por haces de tubos en el interior de la misma convirtiéndola en vapor sobrecalentado.

El vapor sobrecalentado mueve una turbina conectada a un generador que produce electricidad a una tensión determinada, transformándola posteriormente a otra tensión mayor para su incorporación a la red general.

Por último, los inquemados depositados en el fondo de la caldera, se trasladan a un vertedero autorizado, y las cenizas volantes, retenidas por un filtro, se aprovechan para fertilizantes agrícolas.

USO TÉRMICO DE LA BIOMASA:

La obtención de energía térmica a través de la quema de biomasa sólida se realiza con diferentes propósitos. Las aplicaciones térmicas con producción de calor y agua caliente sanitaria son las más comunes dentro del sector de la biomasa, aunque tambien es posible la producción de frío, esta última opción es más excepcional.

Las aplicaciones térmicas más comunes de la biomasa son:

Instalaciones industriales que producen biomasa y donde se requiere energía térmica en sus procesos. En estos casos es donde se consume actualmente la mayor parte de la biomasa en nuestro país.

Otro tipo de instalaciones industriales con necesidades de demandas de calor prolongadas para sus procesos.

Instalaciones del sector doméstico y de servicios con elevada centralización, puesto que el coste de la instalación por unidad de energía producida disminuye significativamente con el tamaño de la misma. Entre otros casos en que las instalaciones de biomasa son rentables para el promotor y para el usuario, se pueden destacar:

Edificios públicos de cierta dimensión, como colegios, hospitales, centros administrativos, etc. con una ubicación que permita un fácil suministro del combustible.

Edificios de viviendas con servicios de calefacción y agua caliente centralizados.

Sistemas de redes urbanas, centralizadas o de distrito (DistrictHeating).

USO MIXTO SIMULTÁNEO TÉRMICO-ELÉCTRICO:

En la actualidad, existen procesos para obtener simultáneamente energía térmica y eléctrica (a partir de cualquier combustible, incluida la biomasa), con ello se optimiza el proceso obteniendo mayores rendimientos. Estos procesos se conocen con los nombres de:

COGENERACIÓN: Procedimiento mediante el cual se obtiene a la vez energía eléctrica y energía térmica útil (calor Ó frío Ó ACS)

TRIGENERACIÓN: Proceso de obtención simultánea de energía eléctrica y energía térmica útil (calor Y frío)

De hecho el óptimo aprovechamiento de la biomasa

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