Historia de la biomasa La biomasa ha sido el primer combustible empleado por el hombre y el principal hasta la revolución industrial. Se utilizaba para cocinar, para calentar el hogar, para hacer cerámica y, posteriormente, para producir metales y para alimentar las máquinas de vapor. Fueron precisamente estos nuevos usos, que progresivamente requerían mayor cantidad de energía en un espacio cada vez más reducido, los que promocionaron el uso del carbón como combustible sustitutivo, a mediados del siglo XVIII. Desde ese momento se empezaron a utilizar otras fuentes energéticas más intensivas (con un mayor poder calorífico), y el uso de la biomasa fue bajando hasta mínimos históricos que coincidieron con el uso masivo de los derivados del petróleo y con unos precios bajos de estos productos. A pesar de ello, la biomasa aún continúa jugando un papel destacado como fuente energética en diferentes aplicaciones industriales y domésticas. Por otro lado, el carácter renovable y no contaminante que tiene y el papel que puede jugar en el momento de generar empleo y activar la economía de algunas zonas rurales, hacen que la biomasa sea considerada una clara opción de futuro. La biomasa es el aprovechamiento de residuos orgánicos de origen vegetal o animal obtenidos en procesos naturales o industriales, lo que se conoce como biomasa. La energía que contiene la biomasa es energía solar almacenada gracias al proceso de fotosíntesis de las plantas, que después es recuperada por combustión directa (obteniendo energía térmica o eléctrica) o transformando esa materia en biocombustibles (bioalcohol, biogás, biodiesel o bioaceite) para obtener energía mecánica. La biomasa puede ser: natural, la que produce la naturaleza; residual, la que genera la actividad humana; o producida, que es aquella cultivada con el propósito de obtener biomasa con fines energéticos. Son fuentes de biomasa los residuos agrarios agrarios y alimentarios; los residuos animales (estiércol, restos de mataderos, etc.); los residuos industriales (madera, papel, etc.) y hasta los residuos sólidos urbanos.
La biomasa, como recurso energético, puede clasificarse en biomasa natural, residual y los cultivos energéticos.
La biomasa natural es la que se produce en la naturaleza sin intervención humana. Por ejemplo, la caída natural de ramas de los árboles ( poda natural ) en los bosques. La biomasa residual es el subproducto o residuo generado en las actividades agrícolas (poda, rastrojos, etc.), silvícolas y ganaderas, así como residuos de la industria agroalimentaria (alpechines, bagazos, cáscaras, vinazas, etc.) y en la industria de transformación de la madera (aserraderos, fábricas de papel, muebles, etc.), así como residuos de depuradoras y el reciclado de aceites.
Los cultivos energéticos son aquellos que están destinados a la producción de biocombustibles. Además de los cultivos existentes para la industria alimentaria (cereales y remolacha para producción de bioetanol y oleaginosas para producción de biodiesel), existen otros cultivos como los lignocelulósicos forestales y herbáceos y cosechas.
La transformación de biomasa en energía se puede llevar a cabo a través de tres procedimientos: * Extracción directa: Hay ciertas especies vegetales que en su metabolismo producen hidrocarburos o compuestos muy hidrogenados, con un poder calorífico elevado. Su obtención se lleva a cabo por aplastamiento y adición de ciertos compuestos químicos. Al combustible obtenido se le llama biocombustible. El biocombustible se obtiene a partir de palma, soja, girasol. * Métodos termoquímicos: 1.
Combustión directa: reducimos la humedad de la biomasa exponiéndola a radiación
solar y a continuación se quema en presencia de oxígeno, desprendiéndose calor. Este calor puede emplearse directamente en viviendas o industrias. La biomasa previamente prensada en forma de briquetas puede utilizarse como sustituto del carbón o del petróleo en las centrales térmicas con solo realizar pequeños cambios en las instalaciones. 2. Pirolisis: Descomposición de la biomasa a elevada temperatura (500 °C) en ausencia de oxígeno, en unas instalaciones llamadas gasógenos. 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.
* Métodos bioquímicos. En presencia de microorganismos:
Fermentación alcohólica. Se trata del mismo proceso utilizado para producir bebidas alcohólicas. Consta de una fermentación anaerobia liderada por levaduras en las que una mezcla de azúcares y agua (mosto) se transforma en una mezcla de alcohol y agua con emisión de dióxido de carbono. Para obtener finalmente etanol es necesario un proceso de destilación en el que se elimine el agua de la mezcla. Al tratarse de etanol como combustible no puede emplearse aquí el método tradicional de destilación en alambique, pues se perdería más energía que la obtenida. Cuando se parte de una materia prima seca (cereales) es necesario producir primero un mosto azucarado mediante distintos procesos de triturado, hidrólisis ácida y separación de mezclas.
* Digestión anaerobia: En ausencia de oxígeno, determinadas bacterias transforman la biomas en biogás, formado principalmente por metano, dióxido de carbón. Se puede utilizar en motores de combustión, y como combustible para obtener calor. * Foto producción de combustibles: A partir de la acción de ciertos microorganismos, agua y algunos compuestos orgánicos se puede obtener hidrógeno que se puede utilizar como combustible para producir energía eléctrica. * Transformación de ácidos grasos. Aceites vegetales y grasas animales pueden transformarse en una mezcla de hidrocarburos similar al diésel a través de un complejo proceso de esterificación, eliminación de agua, transesterificación, y destilación con metanol, al final del cual se obtiene también glicerina y jabón. *
Descomposición
anaeróbica
.
Se
trata
de
nuevo
de
un
proceso
liderado
por bacterias específicas que permite obtener metano en forma de biogás a partir de residuos orgánicos, fundamentalmente excrementos animales. A la vez se obtiene como un subproducto abono para suelos. La biomasa como fuente energética: Desde tiempos remotos el hombre ha utilizado la biomasa como fuente energética para realizar sus tareas cotidianas. Cuando el uso de combustibles fósiles comenzó a tomar fuerza, la biomasa se vio relegada a un plano inferior, donde su aportación a la producción de energía primaria era insignificante. En la actualidad debido a diversos factores, detallados a continuación, ha habido un resurgimiento de la biomasa como fuente energética. Los factores responsables de favorecer la biomasa como fuente energética son:
El encarecimiento del precio del petróleo.
El aumento de la producción agrícola.
Necesidad de buscar usos alternativos a la producción agrícola.
Cambio climático. Posibilidad de utilizar los conocimientos científicos y técnicos para optimizar el proceso de obtención de energía. Marco económico favorable para el desarrollo de plantas que utilizan biomasa como combustible, gracias a las subvenciones a la producción que reciben las plantas generadoras de energía con esta fuente.
Dificultad normativa para desarrollar otro tipo de proyectos, dejando a la biomasa como la alternativa más razonable para rentabilizar una inversión económica.
Ventajas:
Controla la destrucción de los residuos evitando la contaminación ambiental. Disminuye el riesgo de incendios en los bosques.
Reduce el consumo de otras fuentes de energía como petróleo o carbón.
Se trata de una energía renovable y no contaminante (excepto en los procesos de combustión) que puede aprovechar los residuos o excedentes generados en otras
actividades: los reutiliza. La biomasa es hoy la única fuente de energía renovable que puede producir de forma sostenible calor, electricidad y carburantes. La biomasa es un recurso que bien gestionado es prácticamente inagotable. No aumenta el efecto invernadero dado que las emisiones de CO2 que se generan
en el proceso son menores que las que hubiera provocado el no aprovechamiento de la biomasa. La explotación de biomasa favorece la creación de empleo especialmente en áreas
rurales.
Posibilita la independencia energética evitando así desequilibrios económicos.
Desventajas:
Sin control puede llevar a la tala incontrolada de bosques. Para obtener energía de la biomasa necesitamos usar previamente energía, de ahí bajo su rendimiento. La combustión de la biomasa genera CO2, responsable del efecto invernadero. Quizá el mayor problema que pueden generar estos procesos es la utilización de cultivos de vegetales comestibles (sirva como ejemplo el maíz, muy adecuado para estos usos), o el cambio de cultivo en tierras, hasta ese momento dedicadas a la alimentación, al cultivo de vegetales destinados a producir biocombustibles, que los países ricos pueden pagar, pero a costa de encarecer la dieta de los países más pobres, aumentando el problema del hambre en el mundo.
Su incineración puede resultar peligrosa y producir sustancias tóxicas. Por ello se deben utilizar filtros y realizar la combustión a temperaturas mayores a los 900 °C. No existen demasiados lugares idóneos para su aprovechamiento ventajoso.
Al subir los precios se financia la tala de bosques nativos que serán reemplazados por cultivos de productos con destino a biocombustible.
Tiene un mayor coste de producción y menor rendimiento que la energía proveniente de los combustibles fósiles. La biomasa es de producción estacional y la materia prima es de baja densidad energética, es decir, que ocupa mucho volumen y genera problemas de transporte y almacenamiento. Las instalaciones generadoras de este recurso son aún de pequeña escala y existe cierta dispersión de las mismas. La biomasa producida únicamente con fines energéticos tiene el problema añadido de alterar los precios de productos básicos como el maíz, además de que se lleguen a utilizar tierras en exclusiva para la producción energética y no para la alimentación.
Procesos especiales para el uso de biomasa: Existen procesos termoquímicos que mediante reacciones exotérmicas transforman parte de la energía química de la biomasa en energía térmica. Dentro de estos métodos se encuentran la combustión y la pirolisis. La energía térmica obtenida puede utilizarse para calefacción; para uso industrial, como la generación de vapor; o para transformarla en otro tipo de energía, como la energía eléctrica o la energía mecánica. La combustión completa de hidrocarburos consiste en la oxidación de estos por el oxígeno del aire, obteniendo como productos de la reacción vapor de agua y dióxido de carbono y energía térmica. Desde la Edad Antigua se obtiene carbón vegetal mediante pirolisis, que consiste en la combustión incompleta de biomasa a unos 500oC. con déficit de oxígeno. El humo producido en esa combustión es una mezcla de monóxido y dióxido de carbono, hidrógeno e hidrocarburos ligeros. El papel de la biomasa como fuente de energía puede contribuir a resolver el problema energético, así como a disminuir la dependencia energética y la contaminación. En Brasil, hay ya dos millones de vehículos que se mueven con bioalcohol obtenido de la caña de azúcar, y ocho millones más que mezclan gasolina con alcohol. Pero aún debe consolidares un mercado del recurso de biomasa, así como resolver la logística de la adecuación al uso energético y establecer las bases regulatorias de ese mercado.
