Atlas de Biomasa Residual Colombia

Libertad y OrdenREPÚBLICA DE COLOMBIA

MINISTERIO DE MINAS Y ENERGÍA

Atlas del Potencial Energético

de la Biomasa Residual en Colombia

ISBN: 978-958-8504-59-9

4 ��

ÁLVARO URIBE VÉLEZ, Presidente de la República de Colombia

MINISTERIOS DEL RAMO ________________________________________________________________________

Hernán Martínez Torres, Ministro de Minas y Energia

Carlos Costa Posada, Ministro de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial

UNIDAD DE PLANEACIÓN MINERO ENERGÉTICA, UPME________________________________________________________________________

Ricardo Rodríguez Yee, Director General

Beatriz Herrera Jaime, Subdirectora de Planeación Energética

Olga Victoria González González, Coordinadora Grupo de URE y FNCE

INSTITUTO DE HIDROLOGÍA, METEOROLOGÍA Y ESTUDIOS AMBIENTALES, Ideam________________________________________________________________________

Ricardo José Lozano Picón, Director General

Mauricio Cabrera Leal, Subdirector de Estudios Ambientales

Luz Marina Arévalo Sánchez, Subdirectora de Ecosistemas e Información Ambiental

DEPARTAMENTO ADMINISTRATIVO DE CIENCIA, TECNOLOGÍA E INNOVACIÓN, Colciencias_________________________________________________________________________

Juan Francisco Miranda Miranda, Director

Jorge Alonso Cano Restrepo, Director de Desarrollo Tecnológico e Innovación

Yesid Ojeda Papagayo, Asesor Programa Nacional de Investigaciones en Energía y Minería

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER, UIS________________________________________________________________________

Jaime Alberto Camacho Pico, Rector

Óscar Gualdrón González, Vicerrector de Investigación y Extensión

Marianny Yajaira Combariza, Directora Ceiam

5��

Agradecimientos

La Unidad de Planeación Minero Energética, UPME, el Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales, Ideam, el Departamento Administrativo de Ciencia, Tecnología e Innovación, Colciencias y la Universidad Industrial de Santander, UIS, hacen un reconocimiento y agradecen a las entidades que suministraron información referente a las áreas de cultivos, masas y volúmenes de biomasa residual, población de especies, cantidad de productos �� Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural

Instituto Colombiano Agropecuario (ICA)

��

Instituto Para la Economía Social (IPES)

Unidad Administrativa Especial de Servicios Públicos (Uaesp)

Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria (Corpoica)

Corporación Colombiana Internacional (CCI)

Centro Nacional de Investigaciones de Café (Cenicafé)

Secretaría Departamental de Agricultura de Casanare

Secretaría Departamental de Agricultura de Quindío

Secretaría Departamental de Agricultura de Santander

Secretaría Departamental de Agricultura de Valle del Cauca

��!��"��#�"�$��

Empresa Metropolitana de Aseo de Manizales

Agradecimientos

6 ��

Empresa de Servicio Público de Aseo de Cali (Emsirva)

Empresas Varias de Medellín (EEVVM)

�� $��

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Asociación de Bananeros de Colombia (Augura)

Asociación Colombiana de Porcicultores (Asoporcicultores)

Central de Insumos y Materias Primas para la Industria Alimentaria (Cimpa)

Centro de Investigación de la Caña de Azúcar de Colombia (Cenicaña)

Centro de Investigaciones en Palma de Aceite (Cenipalma)

��!��&�� "�� $��

Federación Nacional de Arroceros (Fedearroz)

Federación Nacional de Biocombustibles (Fedebiocombustibles)

Federación Nacional de Cultivadores de Cereales y Leguminosas (Fenalce)

Federación Nacional de Cultivadores de Palma de Aceite (Fedepalma)

Federación Nacional de Avicultores de Colombia (Fenavi)

Federación Nacional de Ganaderos (Fedegán)

Igualmente un especial agradecimiento a los funcionarios y personas de las ��'��*�� +��!��-.#�*��*��y la UIS, sin cuya participación no hubiera sido posible el logro del presente ��'�*��!��!��!��

7��

Humberto Escalante Hernández, ��/��*#�$��*.0�1�Profesor Escuela de Ingeniería Química Universidad Industrial de Santander - UIS

Janneth Orduz PradaIngeniera Química, Especialista en Ingeniería AmbientalProfesional Especializada del Centro de Estudios e Investigaciones Ambientales (Ceiam)Universidad Industrial de Santander - UIS

Henry Josué Zapata Lesmes3��#�$��Unidad de Planeación Minero Energética – UPME

María Cecilia Cardona Ruiz ��3�� *�!�� $� ��&�*#�$��Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales – Ideam

Martha Duarte Ortega�� *#�$��Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales – Ideam

AutoresAutores

8 ��

Recolección de información Natalie Alexandra Amézquita Fonseca, Ingeniera Química Lina Marcela Barco Pineda, Ingeniera QuímicaLaura Jimena Herrera Araque, Auxiliar AdministrativaÓscar Fernando Corredor Becerra, Ingeniero QuímicoOtoniel Zabala, Ingeniero QuímicoOlga Lucía Amaris Rincón, estudiante de Ingeniería QuímicaDiana Patricia Galvis Pinzón, estudiante de Ingeniería QuímicaDiana Rocío Ortiz Rodríguez, Ingeniera Química

MuestreoClaudia Johanna Sandoval Lozano, BiólogaRonald Jovanny Serrano Vargas, Tecnólogo AmbientalSergio Alejandro Galvis Mancipe, Tecnólogo AmbientalEdilfredo Vega Ortiz, Tecnólogo AmbientalÓscar Villamizar Navas, Ingeniero QuímicoOtoniel Zabala, Ingeniero QuímicoCarlos Fernando Gamboa Niño, Ingeniero Químico

Análisis de laboratorioYaneth Quintero, Química y Especialista en Química AmbientalPatricia Pico, Química

Personal de apoyoPersonal de apoyo

9��

Potencial energético biomasa residual del sector agrícolaFabián Emilio Viña López, Ingeniero QuímicoArnulfo Antonio López Villalobos, estudiante de Ingeniería QuímicaIngrid Johana Miranda Caicedo, estudiante de Ingeniería QuímicaDiana Constanza Tolosa Rojas, estudiante de Ingeniería QuímicaEdwin Gustavo Rojas Puerto, estudiante de Ingeniería Química

Potencial energético biomasa residual del sector pecuarioArturo González Quiroga, Ingeniero QuímicoNatalie Alexandra Amézquita Fonseca, Ingeniera Química Martha Lucía Acevedo León, estudiante de Ingeniería QuímicaPaola Andrea Sanguino, estudiante de Ingeniería QuímicaNathalia Andrea Téllez Anaya, estudiante de Ingeniería Química

Potencial energético biomasa del sector de los residuos sólidos orgánicosWilmar Uribe Soto, Ingeniero QuímicoDiana Rocío Ortiz Rodríguez, Ingeniera QuímicaOtoniel Zabala, Ingeniero Químico

.�� &��José Luis Leal Gómez, Ingeniero de SistemasHenry Humberto Flantrmsky Cárdenas, Especialista en Informática

Elaboración vistas de impresiónLuis Alberto Morales, Ingeniero CivilDiana Marcela Buitrago, Economista

10 ��

Carlos Aníbal Vásquez, Médico Veterinario1��4��*��3�� *#�$��3��5��6��*"�&��*.0�1��.��3��*��/��*#�$��/��Teresa del Socorro Blanco Tirado, Ingeniera Agrónoma

Consultores expertosConsultores expertos

11��

Unidad de Planeación Minero Energética - UPME

7��8��9:�!� �;��*3��*#�$��$��0�*��/��*#�$��

Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales - Ideam

Luz Dary Yepes Rubiano, Ingeniera Forestal#��6��*��3�� *#�$��#�� 0�1�� <� ��*�� *#�$��

Departamento Administrativo de Ciencia, Tecnología e Innovación - Colciencias

1��;�+�� =�*��#� ��>��*.0�1�?��<'��.�!��*��/��*#�$��Diana Maribel Cortés Rojas, Ingeniera Química

Universidad Industrial de Santander – UIS

7�� 7��*��/��*.0�1�Janneth Orduz Prada, Ingeniera Química, Especialista en Ingeniería Ambiental

��

13��

ContenidoContenido

.��

PRÓLOGO 23

GENERALIDADES 27

INTRODUCCIÓN 27

¿Qué es el Atlas del Potencial Energético de la Biomasa Residual? 28

Cómo se elaboró el Atlas 29

Selección de fuentes generadoras de biomasa residual 29

Sector agrícola 30

Sector pecuario 31

Sector de los Residuos Sólidos Orgánicos Urbanos (RSOU) 31

Recopilación de información de oferta de biomasa residual 32

Muestreo y caracterización de la biomasa 32

Potencial energético de la biomasa 32

Procesamiento de datos y elaboración de mapas 33

Como interpretar los mapas 33

Capítulo 1 Mapas del Sector Agrícola 37

Capítulo 2 Mapas del Sector Pecuario 91

Capítulo 3 Mapas del Sector Residuos Sólidos Orgánicos Urbanos 107

Anexo A Biomasa, fuente renovable de energía 117

Introducción 117

{�"�� 118

{�{3�� &�� 120

{�|"�� 121

{�|�{6�� 121

{�|�|�� +��9 �� 121

{�}"�� !�� 121

{�~"�� &�� 122

|�� 122

|�{��!��&�� 123

|�|�� 9 �� 123

14 ��

}�6��&�* ��!�� &�� 123

~�.��!��!��+��&��9 �� 125

~�{.�� 125

~�|.�� 126

�� +�� 126

Bibliografía 128

Anexo B Muestreo y caracterización de la biomasa residual en Colombia 131

Introducción 131

{�.��&�� 132

|�.�� 132

}�� &�� 133

}�{�� {}~

}�|�� 9 �� 136

}�}�� &��&�� 137

~�� 138

�� +�� 139

�� !�� 139

�� +�� {~�

�� !�� de mercado y podas

{~{

Bibliografía {~|

Anexo C Protocolo para el muestreo de la biomasa residual {~}

Introducción {~}

{�6�!��!��&��!�� {~}

|�-�� {~}

|�{-�� {~}

|�|-�� !�� {~}

|�}-�� &�� urbanos

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~�}#9 �� &�� {~�

��7�� !�� {~�

��1�� &�� {~�

15��

Anexo D Modelos matemáticos para evaluar potencial energético de � biomasa residual

150

Introducción 150

{�#��!� ��9 ��!�� 150

|�#�� !��!� ��9 �� pecuario

151

|�{#��!� ��9 ��&��!�� &� anaerobia

151

|�|#�� !��!� ��9 �� residual de aves de engorde

152

}�#�� !��!� ��9 �� sólidos orgánicos urbanos

152

}�{#��!��&�� !�� plazas

152

}�|#��!��&��!�� 153

Bibliografía {�~

Anexo E Potencial energético departamental de la biomasa residual 155

Introducción 155

{�$�� 155

|�$�� .�� 165

}�$�� &�� 170

Bibliografía 172

GLOSARIO {�~

CONVENCIONES Y UNIDADES 176

ÍNDICE TEMÁTICO 177

16 ��

Lista de mapasLista de mapas

!��

SECTOR AGRÍCOLA

Zonas de producción de los cultivos de:

Arroz 50

Maíz 55

Banano 60

Café 65

Caña de azúcar 70

Caña de panela 75

Palma de aceite 80

Plátano 85

Localización municipal anual de los residuos de cultivos:

Agrícolas 38

Transitorios 39

Permanentes ~�

Arroz 51

Maíz 56

Banano 61

Café 66

Caña de azúcar 71

Caña de panela 76

Palma de aceite 81

Plátano 86

Cantidad municipal anual de los residuos de cultivos:

Agrícolas ~{

Transitorios ~|

17��

Permanentes ~}

Arroz 52

Maíz 57

Banano 62

Café 67

Caña de azúcar 72

Caña de panela 77

Palma de aceite 82

Plátano 87

Potencial energético municipal anual de los residuos de cultivos:

Agrícolas ~~

Transitorios ~�

Permanentes ~�

Arroz 53

Maíz 58

Banano 63

Café 68

Caña de azúcar 73

Caña de panela 78

Palma de aceite 83

Plátano 88

Rendimiento neto de energía municipal anual de los residuos de cultivos:

Agrícolas ~�

Transitorios ~�

Permanentes ~�

Arroz �~

Maíz 59

Banano �~

Café 69

Caña de azúcar �~

Caña de panela 79

Palma de aceite �~

Plátano 89

18 ��

SECTOR PECUARIO

Zonas de producción del sector:

Avícola �~

Bovino 98

Porcino 102

Población total municipal anual del sector:

Avícola 95

Bovino 99

Porcino 103

Cantidad total municipal anual de estiércol del sector:

Pecuario 92

Avícola 96

Bovino 100

Porcino {�~

Potencial energético municipal anual de estiércol del sector:

Pecuario 93

Avícola 97

Bovino 101

Porcino 105

SECTOR DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS ORGÁNICOS URBANOS

Zonas de producción del sector de los residuos sólidos orgánicos urbanos 108

Cantidad total municipal anual del sector de los residuos sólidos orgánicos urbanos de centros de acopio y plazas de mercado y poda

109

Cantidad municipal anual del sector de los residuos sólidos orgánicos urbanos:

Centros de acopio y plazas de mercado 111

Poda 113

Potencial energético total municipal anual del sector de los residuos sólidos �� !��!��!��

110

Potencial energético municipal anual del sector de los residuos sólidos orgánicos urbanos:

Centros de acopio y plazas de mercado 112

Poda {{~

Sitios seleccionados en Colombia para muestreo de biomasa residual {~~

19��

Lista de tablasLista de tablas

.��%��{� Consolidado de consultas }~

Tablas de caracterización en base seca de la biomasa residual agrícola del cultivo transitorio de:

%��|� Arroz 52%��}� Maíz 57

Tablas de caracterización en base seca de la biomasa residual agrícola del cultivo permanente de:

%��~� Banano 62%�� Café 67%�� Caña de azúcar 72%�� Caña de panela 77%�� Palma de aceite 82%�� Plátano 87

Tablas de caracterización en base seca de la biomasa residual del sector:

%��{�� Avícola 96%��{{� Bovino 100%��{|� Porcino {�~

Tablas de caracterización en base seca de la biomasa residual del sector de los residuos sólidos orgánicos urbanos de:

%��{}� Centros de acopio y plaza de mercado 111%��{~� Poda 113%��{�� Tipos de biomasa residual 122%��{�� Poder calórico inferior para biomasa residual en Colombia {|~

Tablas de población de estudio y sitios seleccionados para la toma de muestras de la biomasa residual del sector:

%��{�� Agrícola 132%��{�� Pecuario 133

20 ��

%��{�� Sitios seleccionados para la toma de muestras de la biomasa residual del sector de los residuos sólidos orgánicos urbanos y de podas

{}~

%��|�� Comparativo de la caracterización de la biomasa residual agrícola 138

Tablas de potencial energético departamental para biomasa residual de:

%��|{� Arroz 156%��||� Banano 157%��|}� Café 158%��|~� Caña de azúcar 158%��|�� Caña de panela 159%��|�� Maíz 160%��|�� Palma de aceite 161%��|�� Plátano 162%��|�� Potencial energético de la biomasa residual agrícola en Colombia 163%��}�� Potencial energético departamental de la biomasa residual del sector

agrícola{�~

Tablas de potencial energético departamental de la biomasa residual del sector:

%��}{� Avícola 165%��}|� Bovino 166%��}}� Porcino 167%��}~� Pecuario 168%��}�� Potencial energético para la biomasa residual del sector pecuario en

Colombia169

Tablas de potencial energético municipal de la biomasa residual del sector de residuos sólidos orgánicos urbanos:

%��}�� Centros de acopio y plazas de mercado 170%��}�� Poda 171%��}�� Doce ciudades de Colombia 171

21��

��

!��

3��{� Cómo se elaboró el Atlas 29

3��|� Fuentes de biomasa residual 30

3��}� Cultivos generadores de biomasa residual 30

3��~� Animales del sector pecuario generadores de biomasa 31

3�� Sector de los RSOU - ciudades generadoras de residuos 31

3�� Flujos de energía solar almacenados en biomasa residual 117

3�� &�� 118

3�� Transformaciones energéticas de la biomasa 125

3�� Plantilla descriptiva del sitio a muestrear residuos {~�

23��

Prólogo

Teniendo en cuenta las actuales circunstancias nacionales relacionadas con temas como el �� !��* �� &��* �� nuestros recursos y las nuevas dinámicas del clima en Colombia, se hace necesario pensar en una política energética que formule estrategias para construir escenarios de abastecimiento ��+��*��!��&��9 ��*�� &��

�� !�� !�� fuentes energéticas poco amigables con el medio ambiente, se debe avanzar en la realización de inventarios del potencial de fuentes renovables, la evaluación del desempeño de sus aplicaciones y la determinación de las condiciones óptimas para su aprovechamiento, que coadyuven decididamente a satisfacer las necesidades de la población y permitan un ritmo � �� &��

��*�� &�* �� &�� +��&��potencial energético de los residuos orgánicos provenientes de ocho cultivos promisorios, tres actividades pecuarias y dieciocho municipios como fuente de residuos sólidos urbanos en !��*��!��!��

Este Atlas es uno de los resultados de la aplicación de la política mencionada que se adiciona como complemento a las publicaciones: Atlas de Radiación Solar y Atlas de Viento y Energía Eólica, realizados por el Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales - Ideam, y ��-��.��&�#��9 ��-.#��9��!�� !�� y dimensionar la oferta energética de la biomasa residual, y proponer soluciones que permitan � ��*��!��0��*��

El conocimiento relacionado con el potencial energético de la biomasa contribuye a mejorar �� !�� !��+��0�� &�� 9 ��* �� &� �� efecto invernadero y la minimización de la disposición de contaminantes al suelo, agua y �� ;�� * �� competitividad en un mundo globalizado, teniendo en cuenta la realización de negociaciones � ��+�� &��

En ese marco, la UPME, el Ideam, el Departamento Administrativo de Ciencia, Tecnología e Innovación – Colciencias y la Universidad Industrial de Santander - UIS, ponen a disposición de la comunidad nacional e internacional, los agentes del sector, la academia y demás grupos �� 9*� �� !�� +��9 ��

Ricardo Rodríguez Yee Ricardo José Lozano PicónDirector General UPME Director General Ideam

Prólogo

��

�� 27

GeneralidadesGeneralidades

INTRODUCCIÓN

El incremento del consumo energético mundial de los últimos años1, el interés por reducir la dependencia del petróleo por parte de los países importadores y la necesidad de disminuir los problemas ambientales asociados con el uso de los combustibles fósiles, ha direccionado los esfuerzos de las empresas, el gobierno y la academia hacia el estudio de los potenciales de fuentes �� +��+��

Los usos potenciales de la biomasa como fuente alternativa de energía y sus posibles esquemas tecnológicos de aprovechamiento, exigen que se profundice en el conocimiento ��!�� !�� *��!��&��!� ��9 ��

La información recopilada sobre la oferta nacional de biomasa residual y su potencial energético se consolida mediante mapas que facilitan el acceso al conocimiento y su ��*�� Atlas del Potencial Energético de la Biomasa Residual en Colombia, evalúa la oferta energética de la biomasa contenida en algunas especies representativas de los sectores agrícola, pecuario y de los residuos sólidos orgánicos ��

1 En el año 2005 el consumo mundial de energía primaria alcanzó los 465.2 cuatrillones de BTU. En los últimos 10 años, la tasa de crecimiento promedio anual del consumo energético mundial ha sido de 1,9% (Ministerio de Minas y Energía, Plan Energético Nacional Contexto y Estrategias 2006-2025. Bogotá, abril de 2007).

Este Atlas complementa las investigaciones realizadas en energías renovables por la UPME y el Ideam (2005 y 2006), en las cuales se ha establecido la oferta energética de otros recursos renovables 2�� '�se recopiló información del sector agrícola, representado en ocho especies, la cual se tomó del Anuario Estadístico del Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural -MADR del año |�� .�� !��* �� avícola y bovino, se recopiló la información del inventario de granjas del Instituto Colombiano Agropecuario del año 2008 y para el subsector porcícola la información fue suministrada por la Asociación Colombiana �� .�� !�� =� |�� ;�información de los residuos sólidos urbanos y de plazas de mercado fue suministrada por las empresas de aseo para los años 2007 y |�� * � �� estado y del sector industrial colaboraron �� &��

Así mismo este trabajo ha contemplado: a) el � �� !��&��contenido energético de la biomasa residual, a partir de muestreos de campo a nivel nacional y b) una versión digital del Atlas que �� !��

El Atlas se estructura en tres capítulos para cada sector y cinco anexos con la información 2 Atlas de viento y energía eólica de Colombia, Ideam-UPME, 2006; Atlas de radiación solar de Colombia, Ideam, 2005; Potencialidades de los cultivos energéticos y residuos agrícolas, UPME, 2002, así como otros estudios disponibles en http://www.si3ea.gov.co/Biomasa/tabid/133/Default.aspx.

�� 28

requerida para la construcción de los mapas ��+��!�� !��

El primer capítulo, dedicado al sector agrícola, contiene 52 mapas que representan en forma espacial la producción anual de residuos, el potencial energético bruto y el rendimiento neto de energía para los cultivos permanentes � ��

El segundo capítulo, que contiene el sector !��*� ��!��{~��!��la representación espacial de la población pecuaria, la cantidad de estiércol y el potencial ��9 ��

El tercer capítulo contempla siete mapas con la información correspondiente a la cantidad y el potencial energético anual de los residuos &��!� ��{*2 y 3 se presenta para cada sector, en forma de tabla, la información sobre la caracterización ��*��&��9 ��

El Anexo A incluye las bases conceptuales sobre biomasa residual como fuente de energía; el Anexo B explica el proceso de muestreo y caracterización de la biomasa; el Anexo C presenta el protocolo del monitoreo; en el Anexo D se describen los modelos matemáticos utilizados para evaluar el potencial energético de la biomasa y el Anexo E consolida, mediante tablas, la oferta ��!� ��9 ��

Los resultados se alcanzaron con el concurso de entidades gubernamentales y privadas que suministraron la información relacionada ��

¿Qué es el Atlas del Potencial Energético de la Biomasa Residual?

El Atlas3 es un conjunto de mapas que 3 Este Atlas tiene el respaldo de un formato digital

muestran la cantidad de biomasa residual producida en Colombia y su correspondiente potencial energético para ocho cultivos agrícolas, tres especies pecuarias y los residuos sólidos orgánicos urbanos provenientes de las plazas de mercado de 12 ciudades y la poda de zonas verdes de 10 ciudades, y su correspondiente potencial ��9 ��

El Atlas recopila y consolida información sobre el área cultivada, la población pecuaria y el volumen de residuos sólidos �� #�� &� ��* �� nivel nacional, de 96 muestras de campo �� =� |�� .�� potencial energético anual por unidad de área, en el nivel departamental y municipal de la biomasa, estimado mediante el diseño de �� !��se elaboraron los siguientes conjuntos de mapas: - Zonas de producción de biomasa residual,

agrupadas por características comunes ��!��&��

- Localización de los cultivos en el nivel municipal y departamental y área cultivada !��=��0��=��

- Población pecuaria, número de cabezas ��!��=��

- Cantidad de biomasa residual por fuente generadora, toneladas de residuos !��!��=�� =��

- Potencial energético de la biomasa residual, por sector y especie, Tera Joules !��=��%8��=��

- Rendimiento neto de energía, concentración de oferta energética por unidad de área cultivada, Tera Joules por 0�� !��=��%8�0��=��

�� Biomasa Residual en Colombia, el cual facilita la visua-lización de 390 mapas. Para la presente edición impresa se ha tomado una muestra representativa conformada por 73 mapas.

�� 29

Es necesario tener en cuenta que los municipios cuya actividad agricola no es �� oferta de biomasa residual por hectárea alta, es decir existe mayor cantidad de residuo con potencialidad de aprovechamiento �6��

Selección de fuentes generadoras de biomasa residual

En el contexto agropecuario e industrial del país existe gran variedad de fuentes �� .�� * ��primera etapa en la elaboración del Atlas fue seleccionar, dentro de los sectores agrícola, pecuario y de residuos sólidos orgánicos

urbanos, las especies representativas � �� !� �� ;�fuentes generadoras de biomasa residual seleccionadas se esquematizan en la Figura |�.�� !�� &��+��de estudio se realizó con base en el análisis � �� +��&� �� !�� !��

Cómo se elaboró el Atlas

El proceso de elaboración del Atlas contempló cinco etapas básicas, como se ilustra en la 3��{�

�� 30

Sector agrícola

La biomasa residual en este sector está conformada por los subproductos que se generan durante los procesos de recolección � ��&� �� 0�* ��como residuos agrícolas de cosecha y

�� se representan los cultivos, la relación de generación de biomasa residual y el porcentaje de participación en la producción agrícola �� 0�� +��!��3��}�

Residuos agrícolas de cosecha

Residuos agroindustriales

Es ércol bovinoEs ércol porcinoEs ércol avícola

Sector agrícola

Residuos de plazas de mercadoResiduos de centros de abastosResiduos de podas

Sector pecuario

Sector residuos sólidos orgánicos urbanos

Caña de panela

Palma aceite PlátanoMaízArroz Banano Café Caña de

azúcar

Cultivos transitorios

Cultivos permanentes

�� 31

Sector pecuario

La muestra representativa para el sector pecuario se seleccionó con base en el porcentaje de participación de las diferentes actividades y en la disponibilidad de la información relativa a los censos

!�� !�� !�� se incluyeron en el estudio los subsectores bovino, porcino y avícola, según los sistemas ��!��&�� 9��!�� cadenas productivas es considerado como la ��!�� 3��~��

Sector de los Residuos Sólidos Orgánicos Urbanos (RSOU)

Para la selección de la muestra representativa de biomasa de este sector, se tomó la relación entre la población urbana y el volumen de residuos que genera, teniendo en cuenta la ��!��&��

Por lo anterior, en el estudio se consideraron los residuos provenientes de los centros de abastos, plazas de mercado y por la poda de ��+��+��3��

Aves para producción

de carne

Aves para producción de huevos

Reses para producción

de leche

Reses para producción

de carne

Reses para doble propósito

Cerdos de criaderos no tecnificados

Cerdos de criaderos

tecnificados

Animales del sector bovino

Animales del sector avícola

Animales del sector porcino

Bogotá

Ciudades seleccionadas como generadoras de residuos sólidos

orgánicos urbanos

Villavicencio

Montería

Cúcuta

Pereira

IbaguéCartagenaMedellín

Cali

Bucaramanga

Barranquilla Manizales

�� 32

Recopilación de información de oferta de biomasa residual

Para recolectar la información referente a la oferta y localización de la biomasa residual, de los residuos de los ocho cultivos, el estiércol de las tres especies de animales y los residuos orgánicos urbanos de las 12 ciudades, se realizó una labor de acercamiento a las empresas y entidades relacionadas con los sectores objeto del � �� !�� & � ��empresas sobre la importancia y necesidad de contar con la información necesaria para �� !��!��*en razón a que muchas entidades no poseían este tipo de información o sus reportes no ��!��&��.�� !�� *��&�de los residuos para cada sector está relacionada con variables espaciales y de ��!� �� -� �>�� +�de entidades del sector público y privado participaron en la elaboración del Atlas, suministrando la información requerida en cada caso sobre las cantidades y localización �� !�� casos la información correspondió a estudios previamente realizados como censos, y en otros escenarios, fueron datos referentes a los consolidados que las empresas poseen �� !�� +��

En el sector agrícola la información sobre áreas sembradas, ubicación de los cultivos, rendimientos y cantidades de residuos generados, se obtuvo del Anuario Estadístico del Sector Agropecuario (Ministerio de Agricultura, 2006) y de los gremios y/o centros de investigación del sector, como por ejemplo Cenipalma, Cenicaña, Cimpa, Cenicafé, ��*3��3��

En el sector pecuario la información sobre la población y localización de los animales, para el caso del subsector avícola y bovino, fue suministrada por el Instituto Colombiano Agropecuario, y para el sector porcino por la ��&��.�� cuanto a la cantidad de estiércol generado por especie, ésta se fundamentó en la consulta �� !��

En el sector de los residuos sólidos urbanos la información sobre los volúmenes de residuo generado se obtuvo a partir de los datos que entregaron las empresas de servicios públicos, empresas administradoras de centros de abastos y las secretarías de planeación de las ciudades seleccionadas !��

Una vez recolectada la información se procedió a elaborar una base de datos !�� &� �indispensable para calcular el potencial ��9 �� resaltar que la colaboración de las empresas particulares y entidades estatales ha sido de gran ayuda para poder elaborar los mapas de cantidad y localización de la biomasa residual ��

Muestreo y caracterización de la biomasa

Se recolectaron muestras en el ámbito nacional para cada una de las fuentes de �� La toma de las muestras se realizó siguiendo el estándar de calidad del laboratorio de �� +� �� * �� -�$�A las diferentes muestras de biomasa se les realizaron: los análisis básico, último o elemental, próximo y de Poder Calórico ��.��

Adicionalmente, para los sectores agrícola y de los residuos sólidos orgánicos, se incluyó ��*��0��Así mismo, para el sector pecuario se incluyó ��&��

En el anexo B se describen los puntos de �� +�� +�� Anexo C se presenta el protocolo empleado !�� &��9 ��

Potencial energético de la biomasa

Para calcular el potencial energético de la biomasa residual se desarrollaron modelos matemáticos para los residuos de los sectores

�� 33

� �� "�� * �� una función de “la masa del residuo” y de “su contenido energético”, el cual se calculó �+�� .�� &�� .��Por otra parte los modelos para cada sector �� +��1�� 9��

En el Anexo E se presenta información tabulada referente a oferta de biomasa y potencial energético para los tres sectores en ��+��!��

Procesamiento de datos y elaboración de mapas

Los mapas del Atlas se elaboraron tomando �� división político administrativa y de fronteras ��{��!�� !�� las actuales zonas productoras de la especie; el modelo digital de elevación del Instituto �� correspondientes a temperatura, radiación y !��!� ��&�*��!��

Para la elaboración de los mapas se utilizó la cartografía base para la representación espacial de la oferta de biomasa, su �� &� � � !� �� 9 ��Esta operación requirió el desarrollo de un aplicativo informático en ArcGis Desktop mediante la Arc toolbox� � � 0�� informática compila y estructura la información para permitir la actualización y visualización de los mapas temáticos, los datos contenidos en la geodatabase, las consultas (mapas) y los ajustes a los modelos ��!� ��9 ��*�� *esta herramienta informática puede ser robustecida con información y cálculos para � ��!��

�� '��{��*para la representación de los mapas se tomó ��{��$��&��unidad mínima de representación espacial el municipio, en razón a que no fue posible obtener información referente a la localización

de las áreas cultivadas, la población de animales y la cantidad de residuos sólidos en ��+��

;��!�� !�� &��un grupo de consultas que se organizaron para las variables de interés:

-Área cultivada/población, cantidad -Potencial energético-Rendimiento neto de energía de la biomasa residual

En cada una de estas variables se representó la información teniendo en cuenta su integralidad ��!�� !��!��!��!��!�� !�� ~|~��!��+��%��{�

La representación espacial de la biomasa del sector de los residuos sólidos orgánicos urbanos se realizó únicamente en el nivel municipal, en razón al reducido número de ��!��!�� &��

Cómo interpretar los mapas

- Para cada una de las variables representadas espacialmente se utilizó una escala de valores distribuida en intervalos teniendo en cuenta la magnitud �� +�� +�� =�� +��&��>�� &��

- Para la representación de las escalas se utilizó una gama degradada de color, de forma que su intensidad está asociada a un rango �� +�� +�� !�� Por ejemplo, la variable “Localización de la biomasa residual” se representa con colores que van desde el amarillo hasta el marrón, la variable “Cantidad de biomasa residual” �� +��*��variable “Potencial energético” con los tonos naranja y el “Rendimiento neto de energía” ��

�� 34

Tabla 1. Consolidado de consultas

- El cuadro de convenciones, que está localizado en la parte inferior izquierda de los mapas, informa sobre el tipo de sector, la variable de estudio (oferta de biomasa, potencial energético, etc), el periodo de ��!�� '��

- La información contenida en los mapas se presenta por rangos que fueron ��>� �� '�!�� !�no ofrecen información del dato o valor �!�� !��$��* �� se realiza en la versión digital del Atlas, se !��+��!��

- Para cada sector se muestran los mapas de zona de producción, cantidad/población potencial energético y el rendimiento neto ��

- Por lo anterior, para mejor interpretación de la información, al consultar el Atlas, se debe realizar una inspección de los mapas que, en conjunto, describen un sector o �!��

37��

Capítulo 1

Mapas del Sector Agrícola

El capítulo muestra en un compendio de 52 mapas las zonas de producción, el área cultivada, la cantidad de biomasa residual, el potencial energético y el rendimiento neto de energía, con datos anuales en el nivel municipal de manera global para todo el sector, discriminado por cultivos transitorios y permanentes, y de manera individual, para los siguientes ocho cultivos: ��*��*��*��9*��=��>��*��=�!��*!�� !��

En el mapa de localización, la variable área cultivada corresponde a información del año 2006 ��!�� +��&��;�+��cantidad de biomasa residual��&�!�� &�� +��!�� !��+��potencial energético�� '��!��>� ��*��

Para la interpretación de los resultados se recomienda hacer uso del conjunto de mapas que �� +�� &��!�� *�� * ��+��!�� &�� !��

La información sobre áreas sembradas, ubicación de los cultivos, rendimientos y cantidades de residuos generados, se obtuvo del Anuario Estadístico del Sector Agropecuario del año 2006 y de los gremios y/o centros de investigación del sector, como por ejemplo Cenipalma, Cenicaña, ��!�*��9*��*3��3�� !�� +��&�!�� +�� *��|��

Para la correcta interpretación de los mapas es necesario tener en cuenta las descripciones de ��*!�� *��9 ��

Capítulo 1

38 ��

39��

40 ��

41��

42 ��

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44 ��

45��

46 ��

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91��

Mapas del Sector Pecuario

� ��!� �� {~��!��!�� &��+��!��&�*zonas de producción, cantidad de estiércol y potencial energético para las actividades avícola, bovina y porcina del sector pecuario y muestran la información consolidada sobre cantidad y !� ��9 ��+��!��

;�� +��!��&��0� ��&��.��las variables cantidad y potencial de la biomasa residual se mantienen los colores descritos en ��!� �� !�� '��*��+��>��

Para la interpretación de los resultados se recomienda hacer uso en conjunto de los mapas que describen: a) las zonas de producción de las especies avícola, bovina y porcina, b) la población de animales a nivel municipal, c) la cantidad de estiércol generado y d) el potencial energético ��&��!�� *�� *��+��!�� &�� !��

En el sector pecuario la información sobre la población y localización de los animales, para el caso del subsector avícola y bovino, fue suministrada por el Instituto Colombiano Agropecuario, �!�� !��!��&��.�� de estiércol generado por especie, ésta se fundamentó en la consulta directa a expertos y ��!��& � �� =� |�� |�� !� � �� +��&�!�� +�� *��|��


Capítulo 2Capítulo 2

92 ��

93��

94 ��

95��

96 ��

97��

98 ��

99��

100 ��

101��

102 ��

103��

104 ��

105��

107��

Mapas del Sector Residuos Sólidos Orgánicos Urbanos

Este capítulo contiene siete mapas que muestran la información sobre la cantidad y el potencial energético de la biomasa �� &�� ;� �� !�� !�presentan un consolidado de la cantidad de biomasa y la oferta energética obtenida tanto de plazas de mercado y centros de acopio y de la poda de zonas verdes para cada uno de los ��!�� 4��3��

Los mapas por actividad representan las variables según el color asignado: desde verde hasta ��!�� '�!��!� ��9 ��;�� '��+��+�� !��

Para la interpretación de los resultados se recomienda hacer uso, en conjunto, de los mapas �� !� ��9 ��&��!�� *�� * ��+��!�� &�� !��

La información sobre los volúmenes de residuo generado se obtuvo a partir de los datos que entregaron las empresas de servicios públicos, empresas administradoras de centros de abastos y las secretarías de planeación de las ciudades seleccionadas para este estudio, ��!�� =�|��|�� !�� +��&�!�� +�� *��|��


Capítulo 3Capítulo 3

108 ��

109��

110 ��

111��

112 ��

113��

114 ��

ANEXOS

�� 117

Biomasa, fuente renovable de energía

Anexo AAnexo A

INTRODUCCIÓN

El motor principal de la dinámica de los ecosistemas es la energía solar, la cual, de acuerdo con la Primera Ley de la Termodinámica, nunca se destruye, siempre � ��

No toda la energía solar entra al ecosistema, �� !�� !�� !� � ��9�� +�� 3�� ;�energía solar es almacenada por las plantas �� !�� &��

Flujo de energía solar

Energía enVientos

Energía enOcéanos,

ríos

Energía noaprovechada

Energía paraevaporación

Radiaciónsolar

directa

Energía almacenadaen fósiles

Energía almacenadaen plantas

Energía almacenadaen animales

Energía almacenadaen residuos vegetales

y sólidos orgánicos urbanos

Energía almacenadaen estiércol

animalResiduos agrícolasy forestales

BIOMASAResidual

Energía reflejada Flujo de energíaíí solar

�� 118

;� �� 9 �� * ��función de su procedencia, en recursos ��+�� +�� +�� 3�� En el primer grupo se destacan la energía hidráulica, la solar, la eólica, la energía de ��

�� !�� ;�� no renovables se encuentran limitadas y sus reservas disminuyen a medida que se consumen; por ejemplo el carbón, el petróleo, ��

1. BIOMASA

Biomasa es la materia viva presente en una ��!��!�� biosfera, la cual representa una fracción muy !��=� �� ;� ��que se generan a partir de los procesos de ��&�� +�+�* ��9��

La biomasa es un recurso muy variado debido a su producción y origen en los � �� *��directamente sobre sus características físicas ��

Se considera que la biomasa es renovable !��!�� '�� !� � �+�de los procesos en la naturaleza (a escala de tiempo de vida humana) siendo las plantas quienes inician este proceso con la fotosíntesis, !��! ��;��un elemento indispensable para mantener el equilibrio ecológico y permite conservar y ��+��&��

La biomasa residual hace referencia a los subproductos que se derivan de las transformaciones naturales o industriales ��+�� Algunos ejemplos de biomasa son los residuos de las cosechas, las podas de zonas

�� 119

+�� * �� *los lodos de los sistemas de tratamiento de aguas residuales y los residuos orgánicos de !��

En la composición de la biomasa se encuentran grandes cantidades de carbono, oxígeno e 0��&��;�� !��nHm; constituyen los compuestos involucrados en las reacciones exotérmicas generadoras �� "0� ��0�� .�* et� al�* |��Por consiguiente la biomasa presenta una gran cantidad de energía almacenada en su conjunto de componentes orgánicos de origen vegetal y animal; ejemplo, cualquier especie y �� #��.�*(Part 1�|��|�$��*4��:�� *|��7�� ;��*$��+�*��*|��}��

Cuando la biomasa se somete a un proceso de combustión, el aporte al calentamiento global por sus emisiones de CO2�� #�� #�� |��*��recurso energético no contribuye a aumentar la proporción de CO2 en la atmósfera, siempre y cuando exista un balance cero entre la biomasa producida por el medio natural y la ��!��&��

La valorización energética de la biomasa está dada por la cantidad de energía que contiene y que puede llegar a liberar cuando se somete ��!��+��&��9 ��;�características de la biomasa la convierten en una fuente atractiva para ser aprovechada ��9 ��

Gran parte de la población rural en los países en vía de desarrollo, que representan cerca del 50% de la población mundial, aún dependen de la biomasa tradicional, principalmente de leña, como fuente de ��;��!��!�� el 35% del consumo de la energía primaria ��!��{~�del total de la energía consumida en el mundo (Biomass Users Network Centroamérica - BUN-��*|��|�#��*|��|��$��>��de Estadísticas Energéticas (OLADE, 2006)

en Suramérica, el consumo de biomasa para procesos de transformación, consumo propio y pérdidas, ha tenido una tasa de crecimiento favorable, siendo liderado por Argentina con {�*}�� * �� =� |��* !�� &una tasa de crecimiento en el consumo de biomasa de 2,38%, lo cual indica que el país ha comenzado a tomar conciencia sobre la importancia de explotar de forma más �� 9 ��

��* !�� !��&� �� variedad de climas, ofrece condiciones favorables para el desarrollo de las �� +�� !�� !�� !�� {{~�{�~��0�� *��~~*�� que se destina a la actividad agropecuaria (Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural, |�� +�� sector agropecuario es una fuente importante ��

Por otra parte cabe resaltar que Colombia !�� |�� *con enorme variedad de hábitats acuáticos continentales y marinos en los que es posible encontrar una gran biodiversidad y por lo tanto disponer de un abanico amplio de �� +� �� ejemplo se puede citar las algas, cuyos aceites es posible transformarlos en biodiesel, mediante un proceso de hidrotratamiento o �� &��0� �*?�*|��;�� 9 ��para la captación de radiación solar (Donghui et al�*|��*!�� la región ecuatorial, ofrece una ventaja sobre muchos países para la producción de algas, ya que no está sujeta a ciclos estacionales que requieren gastos extras de energía para poder mantener una producción estable y sostenida �� =��

��|��!��!�� &~��~��0�� dedicadas al cultivo de especies permanentes y transitorias como la caña de azúcar, la palma de aceite, el arroz, la caña panelera, el maíz, el café, el banano y el plátano

�� 120

(Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural, |��1��!�� &�de la cosecha se generan diferentes tipos de �� *según su origen, en residuos agrícolas de ��0��

En Colombia, el sector pecuario cuenta �� }��~��|�~ 0�� +�� !�� !�� ~�� !��+��*~��!�� !�� &�avícola, 10% por la actividad porcícola y el restante 10% reúne las actividades caprinas, ovinas, piscícola y equina principalmente (Ministerio de Agricultura y Desarrollo 6��* |�� $��>� �� *los sistemas de producción pecuaria que se desarrollan en el país generan grandes volúmenes de estiércol, que constituyen una �� !�� ;�producción de biomasa residual del sector pecuario depende principalmente de factores �� !��*�� &��*su peso corporal y su dieta alimenticia, siendo su grado de dispersión en el terreno donde se produce, un elemento limitante de ��!��+��0��

De otra parte, los 32 departamentos, con sus {�� !��* �� colombiano, generan aproximadamente |{�� &��!�� de las actividades residenciales, comerciales e institucionales, con un porcentaje de material �� *~~� ��* |�� * �� !��&� �� ~|��|habitantes (DANE, 2005), según datos de la Superintendencia de Servicios Públicos Domiciliarios, la generación de residuos ordinarios en cabeceras municipales para �� =� |�� |{��}~*�� *equivalente a una producción per cápita de 0,721 kg/hab/día; mientras que para el año |��~* � �� {*~� ��*�{� ��0�� ;� �� indican que la generación per cápita promedio de residuos sólidos en Colombia se constituye �� !��

Teniendo en cuenta diferentes estudios realizados en el mundo sobre el potencial ��9 ��!��;�*� ��*|��~� 3��* 8�6�4* 6��0��5��0��* �� |��6�+�� 0 5�7�* � � ��* |�� 7��'�*#�*� ��*|��}��!��!��&�planteado en la estructura energética del !��*��!��llegar a ser una fuente alternativa de energía renovable para Colombia, lo cual puede +�� !� ��los cultivos energéticos y residuos agrícolas realizado en Colombia por la Unidad de .��&�#��9 ��-.#�*|��}��

1.1 FUENTES DE GENERACIÓN DE BIOMASA RESIDUAL

La producción de bienes y servicios para la sociedad requiere de la transformación física y química de la materia e involucra en algunos �� de biomasa residual para la producción de energía: las actividades agroindustriales y las �� cadena agrícola se distinguen los Residuos Agrícolas de Cosecha (RAC) y los Residuos �� 6�� '��!�� estos tipos de biomasa son los residuos de cuescos y raquis en las plantaciones de palma, los frutos, hojas y tallos de descarte de las cosechas y las excretas de cerdos, aves de corral y reses; en el segundo caso las actividades domésticas y las cadenas comerciales o de industrias de alimentos o de productos vegetales originan los grandes +��>��

Estos residuos pueden utilizarse para la generación de energía a gran escala y la sustitución de combustibles, de acuerdo con la disponibilidad de tecnologías de �� &��$��*el aprovechamiento de la biomasa residual depende fuertemente de la facilidad de recolección, por lo cual el análisis de su ��!��&� �� +��!�� !��+��

�� 121

1.2 BIOMASA RESIDUAL DEL SECTOR AGRÍCOLA

La agricultura es una actividad antropogénica que genera cantidades considerables de �� !�� estudio, el 75% del total de la biomasa producida en el campo corresponde a 6��* � �� 6�� !�� +�� .�� '��!�� !�� 9��la producción de RAC se reporta en 60%, mientras que los desechos de proceso RAI +�� |�� ~�� Biomass Users Network Centroamérica�"-5��*|��|��

Un porcentaje de los RAC debe ser dejado en el campo para proteger el suelo de la erosión �� +�� El excedente recolectado de los residuos se �!��+��0� !�� !��!&� �� .��ejemplo los residuos de la caña de azúcar se emplean para la generación de vapor, como sustituyente de la leña para la cocción de alimentos, para la producción de compost y ��

1.2.1 Residuos forestales. Estos residuos constituyen una importante fuente de bioma-� ��.�� !�� producción maderera, sólo se aprovecha co-�� !�� '��|��$�� *��~��de la biomasa se deja en el campo en forma ��0�'��*�� ~��!��-ceso de aserrío, en forma de astillas, corteza y aserrín (Biomass Users Network Centroa-mérica�"-5��*|��|��

1.2.2 Cultivos energéticos. Corresponden �!�� +�� !��!��.�� plantas de crecimiento rápido y poco mantenimiento, las cuales normalmente se �� +�� '� +�� !�� +��Algunos cultivos como la palma de aceite, el girasol, la soya, la higuerilla, la jatropha, el maní y plantas acuáticas, como el jacinto de agua y ciertas algas, se emplean para producir

�� .��otra parte la caña de azúcar, el maíz, el sorgo, la remolacha, la yuca y el trigo se utilizan en ��!��&��

Actualmente en Colombia sobresalen dos ejemplos de cultivos energéticos importantes: la caña de azúcar para la producción de alcohol ��!�� !��

En Colombia la producción de alcohol a partir ��=��>��& ��|�~��de litros de alcohol, en el año 2006, dicha producción fue soportada por cinco ingenios �� +�� !�� !�� {��0��abastecidas con 3,8 millones de toneladas de caña de azúcar, equivalentes al 16% de �� !��&� �� !�� & ��producción industrial de biodiesel a partir de palma de aceite en el año 2008 con un � �� +� �� ~�� !�� 0�� (Departamento Nacional de Planeación, |��

1.3 BIOMASA RESIDUAL DEL SECTOR PECUARIO

El estiércol animal constituye una fuente ��!�� $�composición se caracteriza principalmente por: - Alto contenido de humedad, lo cual

�� +��&��9 �� - Cantidad de material sólido variable,

dependiendo del sistema de producción - Ser un material fermentable que

desprende vapores, gases y Compuestos <��4�� <4��

- Poseer elevados niveles de concentración de nutrientes inorgánicos como el �� &�� &�� .�� cuando esta biomasa se vierte en el agua disminuye la cantidad de oxígeno disuelto y se incrementa el crecimiento de algas y ��

�� 122

1.4 BIOMASA RESIDUAL DEL SECTOR RESIDUOS URBANOS

Los centros urbanos generan los denominados residuos sólidos urbanos que provienen de diferentes actividades y están constituidos por cantidades considerables de residuos como papel, madera, carbón vegetal, alimentos, aguas negras y residuos vegetales provenientes de la poda de zonas verdes, los �� &��

Cuando su fracción orgánica se descompone, estos residuos generan compuestos volátiles como el metano y el dióxido de carbono, que �� +��Por su composición físicoquímica se considera

que los residuos sólidos orgánicos poseen un ��+��9 ��

2. CARACTERÍSTICAS DE LA BIOMASA

Para evaluar la factibilidad técnica y económica de un proceso de conversión de biomasa en energía, es necesario considerar aspectos como su composición, recolección, transporte y manejo, ya que es usual que los volúmenes de estos residuos estén dispersos �� +��&�� características determinan el proceso de conversión más adecuado y permiten realizar !��&�� !��

Tabla 15. Tipos de biomasa residual

Fuente generadora de

biomasaTipo de residuo Características físicas

Residuosforestales

Restos de aserrío: corteza, aserrín, astillas Polvo, sólido, HR1 >50%

Restos de ebanistería: aserrín, trozos, astillas .��+�&��*76}��~��

Restos de plantaciones: ramas, corteza, raíces Sólido, HR >55%

Residuosagropecuarios

Cáscara y pulpa de frutas y vegetales Sólido muy húmedo

Cáscara y polvo de granos secos Polvo, HR <25%

Estiércol Sólido muy húmedo

Tallos, hojas, cáscaras, maleza, pastura Sólido HR >55%

Residuosindustriales

Pulpa y cáscara de frutas y vegetales Sólido moderadamente húmedo

Residuos de procesamiento de carnes Sólido muy húmedo

Aguas de lavado de carnes y vegetales Líquido

Grasas y aceites vegetales Líquido grasoso

Residuos urbanos

Aguas negras Líquido

Desechos domésticos orgânicos Sólido muy húmedo

Basura orgánica Sólido muy húmedo

1:Humedad Relativa

Fuente: Biomass Users Network Centroamérica�"-5��|��|��

�� 123

Los recursos de biomasa comprenden diversos tipos de residuos, con diferentes características físicas y químicas; las �� !��+��&��9 �� 15 se presentan las características físicas de ��>��$��+��los residuos vegetales, debido a sus bajos niveles de humedad, se pueden utilizar en procesos de combustión directa o procesos �� .�� !�� * �� pecuarios se pueden utilizar en bioprocesos en razón a que producen gas, cuya composición !��

2.1 COMPOSICIÓN DE LA BIOMASA

La biomasa es un material formado principalmente por carbono, hidrógeno y oxígeno; estos compuestos son los que reaccionan exotérmicamente cuando �� composición de un residuo es importante al momento seleccionar una tecnología para su aprovechamiento energético; por consiguiente la caracterización de la biomasa involucra conocer los siguientes parámetros:

- Composición física: Involucra determinar en la sustancia su densidad aparente y ��*��0��

- El análisis último ó elemental: Reporta el porcentaje en peso de oxígeno (O2), carbono (C), hidrogeno (H), azufre (S) y �� &��5��

- El análisis próximo: Contempla evaluar �� '�* �� +��

- El análisis estructural: Hace referencia � �� * ��0��

2.2 CONTENIDO ENERGÉTICO DE LA BIOMASA

Una de las características más importantes de los combustibles es su contenido energético, el cual puede obtenerse de su transformación � �� !��!�� !��

determinar el tipo de biomasa que puede � ��

La oxidación de la materia que contenga carbono e hidrógeno, para generar metano y agua, se denomina proceso de combustión y se lleva a cabo mediante una reacción �� &� �� 9�� .��Calórico Inferior (PCI) es la variable que !�� !�� &��

El uso de la biomasa residual como fuente de ��+��.��de este estudio (ver Tabla 16) se encontró que la biomasa residual en Colombia posee +��.�� ~�}�~��!�� 9�{��!�� !�� China (Liao et. al�|��~� �� y agrícola (sin incluir residuos de plátano y ��!�� +��.�� }��|��~��~�� $�� *|��~�*�� !��biomasa lignocelulósica reportó que su PCI oscila entre 3000 – 3500 kcal/kg y para los �� |��|��

3. RECOLECCIÓN, TRANSPORTE Y UTILIZACIÓN DE LA BIOMASA

Las condiciones para la recolección, el transporte y la transformación tecnológica de la biomasa, son factores determinantes en la evaluación de costos de inversión y operación �� !��+��&��9 ��

Un estudio que busque evaluar la utilización de la biomasa como fuente alterna de energía con respecto a un proceso convencional, debe involucrar un análisis de las variables localización del residuo con respecto a la planta de procesamiento y al lugar de � ��&� �� +�� aspectos deben analizarse detalladamente para lograr un nivel de operación del proceso por encima del punto de equilibrio, con ��&��!��+��

124 ��

Tabla 16. Poder calórico inferior para biomasa residual en Colombia

Sector Fuente de biomasa Tipo residuo PCI [Kcal/kg]

Agrícola

Palma de aceite

Cuesco }��

Fibra ~�|�~

Raquis ~��|{

Caña de azúcarRac }��~

Bagazo ~�~��

Caña para panela

Bagazo ~�~��

Hojas secas ~��

Rac }��~

Café

Pulpa ~�|��

Cisco ~�~}�

Tallos ~�}�~

Maíz

Rastrojo }�~|�

Tusa }�}��

Capacho }��{�

Hojas secas ~�|�~

Arroztamo }�{{}

Cascarilla }��}

Banano

Raquis {��

Vástago |��}|

Rechazo |�~��

PlátanoRaquis {��

Vástagos |��}|

Pecuario

AvícolaPonedoras |�|~�

Engorde }��~�

Bovino

Leche |��{

Doble propósito }��

Carne }��}

Porcino%�� ~�

5� �� ~�{�}

RSOU

Plaza mercado Sólido orgánico }��|

Centro acopio Sólido orgánico }��|

Poda Sólido orgánico }��|

1:Humedad Relativa

Fuente: Biomass Users Network Centroamérica�"-5��|��|��

�� 125

4. PROCESOS APLICADOS PARA LA CONVERSIÓN ENERGÉTICA DE LA BIOMASA

La biomasa es la única fuente de energía renovable que puede ser transformada en combustibles gaseosos, líquidos o sólidos, mediante procesos de conversión 9�� &�� +�� 3�� ;�transformación energética de la biomasa genera principalmente biocombustibles y biogás, a partir de los cuales se puede obtener calor, electricidad o fuerza motriz �#��.�� |*|��{��%�� &�del tipo de aprovechamiento energético como �� !��!��

cualquier tratamiento posterior, dependen de ��!��!��*��9 ��

El aprovechamiento de la biomasa seca (contenido de humedad menor al 50%) por medio de procesos termoquímicos depende de factores como el contenido de humedad, el +��* �� &��'��+�� *�� !�� .�� parte, para el aprovechamiento de la biomasa húmeda (mayor al 50%) por medio de la bioconversión, son de interés el contenido ��0�� &�� #��|��|*.�� {��

En comparación con los combustibles fósiles, la biomasa posee un contenido energético ��;��&�� mayor relación de oxígeno e hidrógeno con respecto al carbono y justamente la mayor cantidad de energía se almacena en las ��

4.1 PROCESOS TERMOQUÍMICOS

En condiciones controladas de temperatura y presión la estructura de la materia se rompe en compuestos gaseosos, líquidos y sólidos más adecuados a la aplicación que �� !��*�� +��tecnológico alcanzado, está substituyendo a �� &��

�� 126

Las tecnologías de combustión directa van desde sistemas simples como estufas, hornos � ��* 0� � ��!� �� !�� &� �� 0� �� ;� �� !�� El rendimiento del proceso se puede mejorar mediante sencillas prácticas de operación como el secado, la reducción de tamaño del residuo que se utiliza como combustible y la utilización de material aislante para evitar que la unidad ��!��&�!��

;� �� !��calentando el residuo en un ambiente en el cual los sólidos se desdoblan hasta formar un �� !��&��+�� '��+�� &� �� !�� !�� !��remover componentes químicos indeseados y además se pueden utilizar sistemas �� !� �� 0� ��.�� !�� *�� &� !�� acoplados con celdas de combustible para la producción simultánea de calor y electricidad; sin embargo esta opción aún no se considera una posibilidad dados los altos costos de la ��

4.2 PROCESOS BIOQUÍMICOS.

En los bioprocesos se utilizan las características bioquímicas de la biomasa y la acción metabólica de organismos microbiales para producir combustibles gaseosos � �� !�� apropiados para la conversión de biomasa 0>��!�� $�destaca el hecho que estos procesos se llevan a cabo a temperatura ambiente o cercana a ��1�� !��destacan las transformaciones anaeróbicas y �� 0&��

La digestión anaerobia de la materia orgánica genera dos corrientes: - Un gas combustible con una concentración �� !��!��inferior al orden de 5500 kcal/m3, que se ��

- Un sólido conformado por residuos, cuya composión se asimila a un abono orgánico �!��!� �

;� � �� &�utilizan fermentaciones de alta velocidad a elevada concentración de sólidos para �� !� ��6�+��*{��A escala piloto se han desarrollado reactores para la conversión de la fracción orgánica de los residuos sólidos municipales en metano ��&�� el proceso se lleva a cabo en años, en estas nuevas unidades el tiempo de operación �� |{�~|��.��&�de la materia orgánica, estos reactores emplean los lixiviados como inóculo y fuente �� 0�� 0*1�.�et. al�*{��{��

Así mismo, para el tratamiento de residuos orgánicos, ha surgido una reciente opción tecnológica mediante el uso de reactores ��!��+�� equipos ofrecen la ventaja de ser operados ��'� ��&�*como se opera para la biometanización de +��3��*5�et. al*|��{��

5. ANTECEDENTES RELATIVOS AL ESTUDIO DE LA BIOMASA COMO FUENTE DE ENERGÍA

En la búsqueda de energías alternativas amigables con el medio ambiente, la biomasa se constituye como una de las principales �� +�� .�� la energía contenida en la biomasa, es necesario evaluar su potencial energético, el ��biomasa que puede ser transformada para su �!��+��0�� 9 �� .��* |��Se mide en unidades de energía por unidad de tiempo y se obtiene del producto entre la �� 9 ��

El cálculo del potencial energético de la biomasa residual ha sido ampliamente � �� +�� .��ejemplo, Voivantas et al� �|��{�* �+��el potencial energético de los residuos

�� 127

vegetales para la isla de Creta y Hoogwijk et al� �|��}�* �� +� ��potencial energético global tanto para ��+��

En países como China, India, Filipinas, Sri Lanka y Tailandia se han realizado estudios para evaluar el potencial energético de la biomasa residual agrícola del estiércol animal y de los residuos sólidos urbanos (Bhattacharya et. al.*|��$��.�|��$�''�� et. al.*|�� !��*�� de sus investigaciones han permitido realizar proyecciones sobre la disponibilidad �� !� �� 9 �� 0� � �� |�{��

En España se han realizado representaciones �� !� �� 9 �� los residuos agroforestales de la región �� 5�+�� posibles para la ubicación de plantas de aprovechamiento de biomasa (Domínguez et. al�*|��}�� -��&��atlas de los recursos energéticos renovables, contabilizando el potencial energético de la biomasa residual, tomando como muestra representativa rellenos sanitarios, estiércol animal, residuos forestales y de cosecha de cultivos como el maíz, el trigo y la cebada (Hewlett Foundation and The Energy Foundation*|��|��

En Suramérica, Brasil se ha interesado en la evaluación del potencial energético de los residuos agrícolas; como ejemplo se puede citar el estudio hecho para el estado de Paraná, en el cual se buscaron fuentes alternativas de energía para suplir las necesidades energéticas que �� &� �$�� et. al�* |��|��

La Unidad de Planeación Minero Energética realizó el estudio “Potencialidades de los cultivos energéticos y residuos agrícolas en Colombia”, en el cual se reportan 29 millones de t/año de biomasa residual agrícola, procedentes de bagazo de caña de azúcar y panelera, de cascarilla de arroz, �� * �� !��!� �� 9*

de palma de aceite, de fríjol, de caña de azúcar y de cebada; los cálculos indican que esta biomasa puede tener una capacidad ��9 ��!��{|��#¡0��=��

Los anteriores estudios han mostrado que conocer el potencial energético de la biomasa residual es importante al momento de !�� !�� !��!��+��0��

128 ��

BIBLIOGRAFÍA

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3�� 8�6�4* 6��0��0�� |�� Availability of Poultry Manure as a Potential Bio-fuel Feedstock for Energy Production�3��6�!�� *%0�$��<��{|�{#��$ �� *$�� ~}��*$�|�|�{�

7�� 3�� %0��3�� *�|��|��Renewable Energy Atlas of the West, One guide to the region´s resource potential��$"5��|{��*-$�*!!�}��

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129��

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;��<��*¡��0�*?��'��*7��7�*�|��~��Chemical Elemental Characteristics of Biomas Fuels in China�"��"��*|�*!!�{{��{}��

#��.��|��|�� Energy Production from Biomass (Part 1): Overview of biomass�"��%��0��}*!!�}��~��

¥¥¥¥¥¥¥¥ �|��|�� Energy Production from Biomass (Part 2): Conversion Technologies. "��%��0��}*!!�~��~�

#�� #�*#��*7��#�*3��|��CFD – Modelling for the Combustion of Solid Baled Biomass�3�� 0�� 31�� 0�.�� $�6<*#�� {}�{�1��*!!�{��

#�� 1��6��*��!��&�� |��Oferta Agropecuaria ENA 2006�

0 !��¥��! �0��!0!¦��§�¢��§��¢��7�§|¢�!�§��

<��&� ;� �� <;�1� �|�� Informe de Estadísticas Energéticas. 0 !��

.��*6� 0��.��*$�� 0$��$*$�� 0�!��%*"0� ��0��$��*��$�� .�* �|�� Assessment of sustainable energy potential of non-plantation biomass resources in Sri Lanka�"��"��|�*!!�{��|{}�

6�+�� 05�7*$��0��7��* 5��'�#�$*$��0�.�*$�� 0��*"0� ��0��$��*��$��.�* �|��Assessment of sustainable non-plantation biomass resources potential for energy in India�"��"��|�*!!�{��{��

6�+��8�*�{��Anaerobic Digestion of Municipal Solid Waste: Technical Developments. Proceedings Second Biomass Conference of the Americas: Energy, Environment, Agriculture �� .�� *<��-$�*!!|��}��

$�''�� "�*?��6�*#��0��4�*.�� 4�*"0� ��0��$��*��$��.��|��Assessment of sustainable energy potential of non-plantation biomass resources in Thailand�"��"��|�*!!�|{~�||~�

$�� 6�!>�� |��~�� Energías Renovables – Energía Biomasa�0 !��+��

$��4��:�� |��Investigation of agricultural and animal wastes in Greece and their allocation to potential application for energy production�6��$� ��6�+��{{*!!�{��{�{��

$��*$��$�5�#�*<��+��|��|��Potencial de Energia Primaria de Resíduos Vegetais no Paraná�~¨�� #��6��*��!��*��*!!�{�|��

-�� .��&� #�� 9 �� -.#� �|��}�� Potencialidades de cultivos energéticos y residuos agrícolas en Colombia*��'�� +�� ©��}{��}�0 !��!��+��

4��+�� *1�*��!��*1�*��*�� |��{��Assessment of biomass potential for power production: a GIS based method�"��"��*|�*!!�{�{�{{|�

�� 131

Muestreo y caracterización de la biomasa residual en Colombia

Anexo BAnexo B

INTRODUCCIÓN

;� ��!��&� �� !� ��energético de la biomasa residual son aspectos importantes a considerar cuando se está evaluando una posible tecnología !��!��+��0�� ;�� químicas y físicas de la biomasa determinan el tipo de combustible o subproducto ��9 �� !�� .��ejemplo, los desechos animales producen altas cantidades de metano, mientras que la madera puede producir el denominado gas pobre, mezcla rica en monóxido de carbono ��<�� !��&��tecnología de aprovechamiento energético de la biomasa, es importante conocer sus �� !�� !� ��tratamiento previo que es necesario aplicar (Biomass Users Network Centroamérica - "-5��*|��|��

En este trabajo se realizó un muestreo de biomasa residual en el nivel nacional, que incluyó la recolección de 96 muestras �� !�� !�� caracterización de la biomasa se evaluaron dos variables físicas, 17 químicas, seis microbiológicas y el contenido energético en ��

Las principales propiedades que se evalúan ��0��*��'�*las cenizas, los metales alcalinos, la relación �� 9 ��Para la conversión energética de la biomasa que presente un contenido de agua superior al 30%, las variables humedad y la relación celulosa/lignina son las más importantes a tener en cuenta para seleccionar el proceso ��!��+��0��

Para garantizar el correcto procedimiento en la toma, preservación, transporte y análisis de las muestras se siguieron los protocolos establecidos por el laboratorio de Centro de Estudios e Investigaciones Ambientales de la Universidad Industrial de Santander (ver ��

Los análisis físicos, químicos y microbiológicos se realizaron en el Ceiam, con el apoyo de ;�� &��"�� El análisis del contenido energético se realizó en el Laboratorio de Materiales de la Escuela ��#� ��>��-�$�

El estudio de la composición de la biomasa residual se llevó a cabo en las siguientes etapas:

�� 132

�� 1��&��!��&��'� �� $��&� �� !�� 6��&�� +�� Caracterización físicoquímica, microbioló-

��9 ��

1. POBLACIÓN BASE DE ESTUDIO

Como se observa en la siguientes tablas, en �� |� �!��residual de las cuales 22 corresponden al sector agrícola (cascarilla, bagazo, pulpa, ��*� ��*�� !�� 9��y dos a los residuos sólidos orgánicos urbanos (residuos de poda y residos de �� !��

2. PUNTOS DE MUESTREO

En las Tablas 17, 18 y 19 se indica para los tres sectores las especies incluidas, los tipos de biomasa residual y los sitios donde se tomaron las muestras, los cuales

corresponden a 35 puntos localizados �� +��

La localización de los sitios de muestreo se realizó con base en el análisis de �� !�� !�� !��&� �� los sectores agrícola y pecuario se tuvo en cuenta el sistema de producción, la ubicación �� respecto a los residuos sólidos orgánicos �� & �� !��

Teniendo en cuenta los diferentes tipos de biomasa residual y el número de sitios seleccionados se recolectaron las 96 muestras, para el análisis ��* ��9 �� &��

Tabla 17. Población de estudio y sitios seleccionados para la toma de muestras de la biomasa residual del sector agrícola

Subsector

Tipo residuo LocalizaciónN° de

muestrasAgrícola de cose-

chaAgroindustrial Zona de

producción Departamento Municipio

MaízRastrojo, capacho,

tusa- Nororiente Santander

Sabana de Torres y

Floridablanca 6

Arroz Tamo Cascarilla Sur Tolima Guamo ~

Caña azúcar Hojas Bagazo Valle del Cauca Valle del Cauca Palmira ~

Palma de aceite - 6��*��*

cuesco Central Santander Puerto Wilches 6

Plátano Raquis y vástago

Plátano rechazo Noroccidente Antioquia Turbo 6

Café Tallos Pulpa, cisco Eje cafetero AntioquiaCaldas

Andes Chinchiná 6

Caña panelera

RAC, hoja seca Bagazo Hoya del Río

Suárez Santander Barbosa ~

Banano Raquis, Vástago

Banano rechazo Noroccidente Antioquia Apartado 6

�� 133

Tabla 18. Población de estudio y sitios seleccionados para la toma de muestra de la biomasa residual del sector pecuario

SubsectorLocalización

N° de muestrasZona de


Bovino

LecheAndina Antioquia San Pedro

12

Andina Cundinamarca Mosquera

CarneCaribe Córdoba Tierra Alta

Suroriental Meta Puerto López

Doble propósito

Andina Caldas Pensilvania

Caribe Cesar Aguachica

Porcino

%��

Central Valle Palmira

10

Antioquia Antioquia Santa Rosa de Osos

Oriental Santander Piedecuesta

No ��

Antioquia Antioquia Santa Rosa de Osos

Oriental Santander Piedecuesta

Avícola

PonedorasSantanderes Santander Bucaramanga

8Central Cundinamarca Guaduas

EngordeSantanderes Santander Bucaramanga

Antioquia y Eje cafetero Cundinamarca Cajicá

3. CARACTERIZACIÓN DE LA BIOMASA

La caracterización de la biomasa residual agrícola, pecuaria y de los residuos sólidos orgánicos urbanos contempló la determinación de los parámetros que describen la composición de la materia orgánica (Castells et al�* |�� !�� 9 �� Como variables físicas se evaluaron la densidad aparente, la densidad real, la húmedad ��&�� +��químicas están incluidas en el análisis último, �� !�&�� El contenido energético se evaluó mediante el .��.��.�� !�� *

a las muestras del sector pecuario, teniendo en cuenta el tipo de residuo y los potenciales riesgos en su manipulación, se les realizó un análisis microbiológico, que incluyó la valoración de coliformes fecales y totales, ��&�� &��* ��0� � ��+��

;� �� !�� !��Los resultados se presentan en porcentaje peso a peso en base seca, a excepción del poder calórico inferior que se expresa en �� ;� �� caracterización se presentan, en Tablas adjuntas a los mapas para cada tipo de biomasa, en los capítulos 1 (Tablas 2 a la 9), | �%�� {� � �� {|� � } �%�� {} � {~��

�� 134

3.1 ANÁLISIS FISICOQUÍMICO

;�� &�� involucra realizar a la muestra un análisis >� ��!�&�� !��en base seca, razón por la cual se requiere !��+�� +�� 0�� Con el análisis elemental se determina el contenido de compuestos simples que � �� !�� &�� !�� '�en peso de carbono (C), hidrógeno (H), azufre (S) y nitrógeno (N) (Castells; et. al�* |��

El análisis próximo abarca determinar en la muestra el contenido de cenizas, material +�� '�� $�� se desea valorar una aplicación industrial de un residuo, como fuente energética,

- Humedad (Hu). Es la cantidad de agua !�� Es usual expresar la humedad como una relación de masa de agua por masa de ��

es recomendable incluir en el análisis la �� &� �� !�� *las grasas y aceites, la densidad aparente y un análisis estructural; que incluye �� * �� 0��&�� - Densidad aparente.$��!��por unidad de volumen del material en el es-tado físico en que se presenta en condiciones �� ;� �� aparente favorecen la relación de energía por unidad de volumen, requieren equipos de menor tamaño y permiten aumentar los perío-�� .�� *�� con baja densidad aparente necesitan mayor volumen de almacenamiento y transporte y !�� !��!��!��+��*lo cual complica el proceso de combustión y ��+�� !��Biomass Users Network Centroamérica�"-5��*|��|��

El proceso de conversión energética de la biomasa se ve afectado por su contenido ��0��;��0��inferior al 50% pueden ser aprovechadas térmicamente mediante el proceso de

Tabla 19. Sitios seleccionados para la toma de muestras de la biomasa residual del sector de los residuos sólidos orgánicos ubanos y de podas

SubsectorLocalización

N° de muestrasZona de


Plazas - Centros de

acopio

Norte Atlántico Barranquilla

12

Oriental Santander Bucaramanga

Occidental Antioquia Medellín

Central Cundinamarca Bogotá

Centro Oriental Meta Villavicencio

Sur Valle del Cauca Cali

Podas de zonas verdes

Norte Atlántico Barranquilla

12

Oriental Santander Bucaramanga

Occidental Antioquia Medellín

Central Cundinamarca Bogotá

Centro Oriental Meta Villavicencio

Sur Valle del Cauca Cali

�� 135

�� &� �� * !��&�� &��Para la mayoría de los procesos de conversión energética es imprescindible que la biomasa �� 0��}�� Cuando los residuos salen del proceso productivo con un contenido de humedad muy elevado es necesario, antes de ingresar al proceso de conversión de energía, implementar operaciones de secado las cuales incrementan los costos de su aprovechamiento ��9 ��#��*|��|��.�� *es recomendable que una materia orgánica con porcentajes de humedad superior al 50% sea aprovechada energéticamente mediante un proceso bioquímico como �� &� � �� &� ��

- Azúfre. Este elemento da lugar a las escorias !��'��&�� En la combustión de la biomasa, el nitrógeno no aporta energía, y si la cantidad es importante y la temperatura del proceso es elevada, se ��5<�� 9��;�� oxígeno presente en la biomasa ayuda a reducir las necesidades de aire en la combustión, pero �� !�� biomasa puede proceder tanto de la materia �� !�� Las relaciones H/C y O/C, determinan las �� +��&� ��9 �� ;��*��!��&�con los combustibles fósiles, tiene un mayor �� !��!��&�<��aumenta la relación H/C (Ptasinski; et. al.*|��

- Relación Carbono/Nitrógeno (C/N). Expresa las unidades de carbono por unidades de nitrógeno que contiene un �� para los microorganismos y el nitrógeno es un �� !�� !�� ;��&��5�� +��la digestibilidad de un determinado material �� -� �� relación adecuada de C/N es apto para la producción de biogás mediante un proceso �� &�� ;� ��&�� de ácido puede darse con valores mínimos

�� 5 �� {�� $�� responsables del proceso pueden tener un excelente desempeño cuando el residuo presenta una relación C/N entre 25 y 30 �¡��{��

- Cenizas (Cz). Corresponden a la cantidad de materia sólida no combustible presente �� !�� !�� !��calórico de un material se reduce de acuerdo a �� -�� cenizas en un residuo biológico es perjudicial para su aprovechamiento energético por vías 9�� !�� Las cenizas tienden a depositarse en las tuberías de las calderas e intercambiadores, �� &� �� $�� * �� &� �� cenizas presentes en un compuesto, implica el uso de tecnologías complejas y costosas (Castells et al�*|��ª��!�� et al, |��~�� - Material Volátil (MV). Está constituido por combinaciones de carbono, hidrógeno y otros �� +�� calentando la muestra en un crisol tapado durante siete minutos a 950 °C; a esta temperatura se lleva a cabo un proceso de descomposición de la materia orgánica por ��! �� !��&�� ;�pérdida en peso que sufre la muestra, una vez descontada su humedad, indica la cantidad de compuestos gaseosos producidos en la descomposición de la sustancia carbonosa (Castells, et al.* |�� material volátil da una idea de la longitud de la llama, en el caso que esta biomasa se utilice ��!��&��

- Carbono Fijo (CF). Es la fracción de carbono residual que permanece luego de retirar de la muestra la humedad, las cenizas y el material +�� .�� !��!�� '��'�§{��!�� '�de humedad – porcentaje de material volátil �!�� '��'��compuesto que no destila cuando se calienta ��

�� 136

Desde el punto de vista energético, no todos los volátiles presentes en el material �!�� ;� �� +�� '�!�� *permiten establecer la facilidad con la cual �� *��La ocurrencia de uno u otro tipo de reacción depende del tipo de proceso utilizado para el �!��+��0�� 9 ��

- Proteínas (Pr). Son compuestos de carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno, de estructura ��!��'�� componente esencial del protoplasma celular � �� ;� ��&�de proteína supone el enlace de un gran �>�� «��* �� sintetizables por la mayoría de las plantas y bacterias; todas contienen un grupo amino ��0��&��

- Grasas y Aceites (G y A). Las grasas y aceites de origen vegetal o animal son triglicéridos denominados ésteres de la glicerina; y están constituidos por ácidos �� 0��A temperatura ambiente a un triglicérido en estado sólido se le conoce como grasa, y en � ��

- Celulosa. Polisacárido (carbohidrato no reductor), de peso molecular elevado, ��!��;�� compuesta por unidades de D-glucosa unidas �� !�� ¬�{*~ ��*estructuralmente consta de una parte amorfa y otra cristalina (organizada), la cual le ��!�� &��9�� !�� 9�� +��

- Lignina. � �� !�� *�� 0� ��9�� +�� ayuda a mantener unidos la celulosa y las hemicelulosas entre sí, proporcionando rigidez a la pared celular del material y evita ��&��

- Hemicelulosa. Son carbohidratos que forman una estructura polimérica compleja, �� !�� !�� &� ��

diferentes unidades de pentosas, hexosas y �� >�� ;� ��&� �� hemicelulosa es brindar rigidez a la estructura +��

La proporción de celulosa y lignina en una biomasa vegetal es importante para seleccionar su proceso de aprovechamiento ��9 �� ;� �� celulosa es mayor que la de lignina, por lo tanto la conversión promedio de las plantas que contienen carbón como celulosa es mayor que aquellas con altos contenidos de ��'��!��*��!��&�de etanol alcanza elevados rendimientos cuando se utiliza como sustrato una biomasa que posee un alto contenido de celulosa-0��#��.�*|��|��

3.2 CONTENIDO ENERGÉTICO

Corresponde a la cantidad de energía ��!�� ;� �� son compuestos que poseen carbono, el cual al reaccionar con el oxígeno, en procesos térmicos o en las celdas de combustible, ��

Algunos combustibles tienen mayor facilidad o �� !�� !��&��$��*la calidad de un combustible está determinada por la cantidad de energía que contiene y que puede liberar en el proceso de conversión ��9 �� * ��a la unidad de masa, se denomina poder o !� �� 9 ��de un compuesto se enuncia en unidades ��!��.��'��!�� !�� !�� 8�� !��8��!��

Existen diferentes formas de expresar el contenido energético de los combustibles; Leach y Gowent (1998) proponen los siguientes: - Energía primaria: Indica la cantidad de

energía contenida en un material en su ��

- Energía entregada: Es la cantidad de

�� 137

energía liberada por un combustible para ��;�� !��corresponder a una fracción o la totalidad �� !�� Por ejemplo, la energía liberada por la leña es el total de su energía primaria, mientras que para el carbón corresponde &��&��

- Energía útil: Es la cantidad de energía ��!�� !9��;��> ��!�� cantidad de trabajo o calor que realmente ��> �� +��

- Intensidad energética (consumo �!�� cantidad de energía utilizada en un uso �� !�� !�� .�"� ��terminos globales la intensidad energética es el valor medio de la energía necesaria !��

En los combustibles el contenido energético depende del poder calórico: energía liberada en forma de calor durante la reacción de oxidación para formar dióxido de carbono y �� .�� en una sustancia se emplean dos tipos de unidades: - Unidades absolutas: Se utilizan para

�� !�� en una materia sin hacer referencia a su masa, es usual expresarla como Mega Joule [MJ], Pico Joule [PJ] y Tonelada ��+�� .� �&��%�.��

- Unidades relativas: Indican la cantidad de energía producida o consumida en un !�� !��!��Estas unidades se emplean en la medición de energía primaria, energía disponible y energía útil y puede ser expresada en Mega Joule por kilogramo [MJ/kg] o Tera 8��!��=��%8��=��

El contenido energético de un compuesto orgánico es proporcional a las cadenas ��

contenido energético de la biomasa es menor que el de los combustibles fósiles, debido a que en su estructura predominan las cadenas �� 0��&�� uso de biomasa con elevado porcentaje de 0�� &�debido a que gran parte del calor liberado se usa para evaporar el agua y no se aprovecha en la reducción química del material (Biomass Users 5� �� 9��"-5��*|��|��

3.3 CARACTERIZACIÓN MICROBIOLÓGICA

Las excretas animales están plagadas de �� * 0�� +�� ;�� &�� &��de los microorganismos que habitan en las excretas pecuarias los convierten en organismos versátiles, adaptables y con ��!��!��+�+��

La carga microbiana patógena en una biomasa pecuaria se determina mediante �� &� �� !� �� caracteriza por habitar el tracto gastrointestinal �� +�� ;� ��patógenos presentes en el estiércol animal lo convierten en un agente causante de enfermedades como el cólera, hepatitis, polio, �� *��*��*� ��

El estiércol es un subproducto rico en carbono y se convierte en una excelente fuente de nutrición para los hongos, por esta razón este grupo de microorganismos está ampliamente �� !��

La caracterización microbiológica de la biomasa pecuaria se realizó de acuerdo al protocolo establecido por el laboratorio del Ceiam (ver Anexo C), evaluando el contenido de coliformes fecales y totales de los mohos y ��+�� !�� ya que conocer los microorganismos presentes en la biomasa pecuaria y el tipo de bioproceso diseñado, es un aspecto relevante cuando se evalúa una tecnología para el aprovechamiento energético de esta

�� 138

�� .�� !�� * ��los microorganismos presentes en el estiércol es de vital importancia para la manipulación de las muestras en campo durante su !��

Utilizar la biomasa residual pecuaria como fuente potencial de energía, ayuda a disminuir el impacto ambiental negativo generado sobre las �� 0��*��

4. CARACTERÍSTICAS DE LA BIOMASA RESIDUAL DEL SECTOR AGRÍCOLA

;� �� biomasa agrícola de Colombia se presentan en las Tablas 2 a la 9, ubicadas en el Capítulo {� �� %�� |� � !�� !�� comparativo de las características de la biomasa residual agrícola de Colombia y la �� +��

Dado que el interés energético de la biomasa residual ha sido tema de estudio para diversos ��+� ��* 5�� {��~� !�� recopilación de la caracterización de algunas fuentes de biomasa, extraída de la literatura y de algunas bases de datos relacionadas con �� +��$�$��{��reportó la composición para algunas fuentes de biomasa como las pajas y maderas �� 1�� !�� |��~�caracterizó residuos de biomasa forestal y ��!��0��

Los resultados obtenidos en la caracterización �� .�� agrícola en Colombia coinciden con los

Tabla 20. Comparativo de la caracterización de la biomasa residual del sector agrícola

Parámetro UnidadLocalización Asia Colombia

Nordin {��~

So Sander1997

Cuiping, et al�|��~

Este estudio 2009

C % Peso ~~*��*�� ~�*��|*�� 38,52 - 50,15 32,28 - 58,73

H % Peso 5,70 - 6,30 �*|��*~� 6,13 - 8,36 ~*}��*��

O % Peso }|��~�*|� NR }�*�}�~�*�� ||*�}�~�*{}

N % Peso 0,12 - 0,31 0,10 - 1,50 0,11 - 2,06 0,29 - 1,58

S % Peso 0,009 - 0,26 0,10 - 0,20 0,02 - 0,39 0,02 - 0,38

% Peso NR NR �*��{�*|~ 0,67 - 23,80

MV % Peso NR NR 61,00 – 76,00 57,38 - 98,82

PCI MJ/kg NR NR 16,00 – 20,00 8,00 – 20,00

NR: No Reportado

rangos obtenidos para cada parámetro en �� !�� !��&��En algunas variables se observan diferencias �� +�* ��!��las variedades de las especies vegetales, las condiciones edafoclimáticas en las cuales se desarrolla el cultivo y el manejo agronómico ��

Los combustibles fósiles como el carbón poseen un alto contenido energético, �+�� .�� |��*�� 8�� 6�'� ��* "�� 8�* |�� +��poder energético del carbono se debe a la !�� análisis último de la biomasa agrícola de

�� 139

Colombia indica que estos residuos poseen altos contenidos de oxígeno e hidrógeno y ��'� �� >��enlaces C-O y C-H, en la estructura molecular de la biomasa, son los responsables del +�� .�� ;� �� +�� .�� |*�~� {��}�~*|� �8�� >� �� .��!��{��*�~kJ/kg; este valor es bastante más bajo que el PCI del carbón, lo cual indica que la cantidad de energía que pueden entregar los residuos ��!�� &�� La biomasa residual agrícola de Colombia !�� +��0��+��Los residuos de capacho de maíz, cascarilla de arroz y las hojas secas de la caña panelera poseen valores de humedad cercanos al 7,55% y energéticamente se pueden aprovechar por +�� 9��;��plátano y banano, con humedades cercanas al �~�*��! �!��!��+��&�bioquímicos, por ejemplo la biodigestión o la �� &�� ;� �� !��ser usados en procesos térmicos, como la �� &� �� * ��&� � !��&��

Al evaluar la biomasa agrícola como fuente de energía renovable, debe tenerse en cuenta que aún cuando presenta valores promedios de PCI bajos, sus contenidos de ceniza (0,67% �}�*{~��!��*�~�� por debajo del 12% que posee el carbón del ��'&��6�'��*"��8�*|��.�� parte, la biomasa residual agrícola analizada posee niveles elevados de material volátil ��~{*��98,02%; dependiendo de la especie vegetal �� $��>��!��|��~�un bajo porcentaje de cenizas y un alto contenido de material volátil, son las ventajas que tiene la biomasa sobre los combustibles �&��&��.�� *��su contenido de humedad, cenizas y material volátil, un alto porcentaje de la biomasa residual agrícola de Colombia es ideal para ser aprovechada energéticamente mediante !�� !��&�� &��

5. CARACTERÍSTICAS DE LA BIOMASA RESIDUAL DEL SECTOR BOVINO

Los resultados de la caracterización �� +�� !�� !� �� |* �� {{� ;�biomasa bovina posee humedades cuyos valores oscilan entre 71,09 y 88,96 % p/p, �� +�� }�*�| � �|*~{� !�!*materia orgánica entre 60,81 y 76,75% y ��&��5�� {}*��}|*~~��;��+�� !�� digestiva, b) la composición de la dieta, c) la � �!�� '��El contenido de sólidos volátiles orgánicos (grasas, carbohidratos y proteínas) representa el material disponible para el desarrollo y ��!��&� �� &�� contenido de materia volátil junto con el de ��'�*��!�� &� ��9 ��

El contenido microbiológico de las excretas bovinas está acorde con los valores propios para este tipo de residuo, por lo cual cualquier actividad asociada con su aprovechamiento debe realizarse tomando las medidas de prevención y control necesarias para su ��!��&��.��+�� {�� 8�Kg, mientras que el carbón del Cerrejón !�� +�� |��*�� 8�� $��embargo, este residuo puede tener un aprovechamiento energético mediante el uso de bioprocesos (digestión anaerobia) ya que � �� 0��idóneo para el crecimiento y desarrollo de consorcios microbianos capaces de degradar �� !��

6. CARACTERÍSTICAS DE LA BIOMASA RESIDUAL DEL SECTOR PORCINO

Los resultados de la caracterización �� !�� !�� !� �� |* %�� {|� ��contenido de humedad de este residuo oscila entre 67,18% y 75,13% por consiguiente, de acuerdo a las recomendaciones de

�� 140

Mc Kendry (2002), su aprovechamiento energético se puede realizar mediante la aplicación de procesos bioquímicos como la fermentación o la digestión anaerobia, !�� !��+��0�� 9 ��

El análisis próximo indica que las excretas porcinas presentan un contenido de ceniza �� {�*�{ � ~~*�� !�!� ��+�� '� �� +�� +�� indicador del contenido de componentes orgánicos que pueden ser convertidos a �� .�� !�� dan una medida de la facilidad con la cual este tipo de biomasa puede ser sometida �� !�� &� � �� &�� Adicionalmente esta biomasa presenta otra ventaja y es que su contenido de azufre es bajo, ya que oscila en un rango entre 0,08 y 0,17 % p/p, y esta característica es importante en los procesos �� +��&� ��9 �� * |��

Una relación típica de C/N en una muestra de estiércol porcino para uso energético, debe � ��!��{{�!�!�-.#�*|��}��Los resultados del presente estudio indican que la biomasa porcina de los sistemas �� !�� +�� &! �� la relación C/N (5,02, 9,53 y 12,33 % p/p); mientras las dos muestras de los estiércoles �� !�� +�� *�� *�� !�!��

7. CARACTERÍSTICAS DE LA BIOMASA RESIDUAL DEL SECTOR AVÍCOLA

Los resultados de la caracterización �� avícola se presentan en el Capítulo 2, %�� {�� +�� uno a otro departamento y entre animales de engorde o gallinas ponedoras, debido � �� +� �� materiales usados en las camas, la densidad de aves por metro cuadrado, la temperatura y humedad de las unidades de producción, el sistema de agua, alimentación

� �� 9 �� !�� La humedad de la biomasa residual de las aves ponedoras registra un rango entre valores de ��*~��*}{�*�� !��!�� {�*~} �|�*~|��.��!��+��0�� 9 �� &�*�indispensable que el residuo posea valores de humedad entre 10 y 30% y si se pretende utilizar la combustión, la humedad debe ser ��~�� !��!��9��avícola es un combustible atractivo para la �!��&� ��

La biomasa residual avícola para el sistema de aves ponedoras muestra un mayor �� '� �� los valores encontrados para la biomasa de los sistemas de aves de engorde; este hecho puede estar favorecido por la deposición de excretas ricas en minerales hasta el �� aves ponedoras existe un menor contenido de nitrógeno (valor promedio de 2,3 % p/p) debido a la volatilización que se presenta �� -� ��!�� se observa en las variables materia orgánica � &�� +�� ;� �� +��*en contraste con algunos tipos de carbón, tienen alto contenido en volátiles y cuando este parámetro es superior al 9% se facilita la aplicación de procesos termoquímicos !�� !��+��0�� 9 ��

En general, las excretas de origen animal presentan menor relación C/N que otras �� ;��sector avícola posee una relación de C/N entre �*{|�{}*�~�!�!�+��!��a los reportados en la literatura para este tipo ��-��&��5��16/1 se considera óptima para la producción de ��.�� avícola se puede aprovechar energéticamente �� !�� ;�� |��}�� La biomasa residual avícola posee un contenido promedio de azufre de 0,23 %p/p y de nitrógeno de 2,9 % p/p, mientras que el carbón tiene 0,79% p/p de azufre y 1,18%

�� 141

!�! �� &�� 6�'� �� "�� 8�*|�� 1�� !�� +� � �� los óxidos de azufre (SO2) y de nitrógeno (NOx) contribuyen a la formación de la ��+�� .�� '�concentraciones de azufre y nitrógeno en la biomasa del sector avícola, garantizan que al utilizarla como combustible para la ��&�* � ��!�� !��&�de 900°C, se reduce la formación NOx�

8. CARACTERÍSTICAS DE LA BIOMASA DE RESIDUOS SÓLIDOS ORGÁNICOS URBANOS DE PLAZAS DE MERCADO Y PODAS

Los resultados de la caracterización �� urbanos se presentan en el Capítulo 3, Tablas {}�{~�;�� &��!�� !�� !�� !��presenta elevados niveles de humedad ��~*{~��|*��!�!�* ��!��*�� !�!� ;� 0�� +�para evaluar la rapidez de descomposición del elemento orgánico constituyente del residuo, razón por la cual este tipo de residuo es energéticamente aprovechado �� !�� &�� Los residuos orgánicos de plaza presentan un bajo contenido de ceniza (varía entre 8,50 a 37,65 % p/p), lo cual indica que esta �� !��;�� orgánicos presenta elevados contenidos �� +�� * �~�*�� *�� !�!�*lo cual es un indicador importante en la �� !��&� �� * ��que éste contiene los componentes orgánicos �� !�� +�� ;� �� &� �'� +�� 8,20 a 22,83 % p/p, parámetro que resulta �� &��9 ��

El análisis último de los residuos orgánicos urbanos presenta contenidos medios o

bajos de carbono orgánico total (promedio }}*~�� !�!� � �� +�� !�� ~~*�� !�!�� &� !��la cual el PCI de este tipo de residuo es �� &��

Los residuos orgánicos de plazas de mercado y centros de acopio presentan contenidos de nitrógeno que oscila entre 1,39 y 2,05 % p/p y contenidos de azufre entre 0,0026 y 0,10 % p/p, estos valores son bajos en comparación con los de otras fuentes de biomasa; siendo una ventaja para su conversión energética �� !�� &��

El análisis estructural de la biomasa de los residuos orgánicos urbanos indica que el contenido de grasas oscila entre 1,19 y 11,97 % p/p y el contenido promedio de proteínas es de 10,36 % p/p, estos resultados son bastante �� !�� Los residuos orgánicos de plazas en Colombia poseen valores de sólidos volátiles entre 62,35 y 91,51%, está variable es un indicador ��!�� !��&��Biogás, dado que en ellos están presentes los componentes orgánicos que son convertidos ��

Una relación adecuada entre el carbono y el nitrógeno (C/N) de 16 % p/p favorece la digestibilidad de los materiales orgánicos �¡��*-�*et. al�*{��;��&��5��residuos orgánicos de plaza en las principales ciudades de Colombia se encuentra dentro del rango óptimo; adicionalmente estos residuos poseen un contenido de materia orgánica dentro del rango ideal (73,02 y ~�*�� !�!� !�� !�� &��Por esta razón, este tipo de biomasa puede ser aprovechada energéticamente mediante procesos de fermentación para la producción de biogás y su correspondiente transformación en hidrógeno, y la fermentación �� &� ��

�� 142

BIBLIOGRAFÍA

"��-��5� �� 9��"-5��|��|��"��*#��$��6��+��!��9�� $��8�9��6��{��$"5��~��|�}*!!�}�{��

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�� £��* ��+�� * ��!� .��* 3�� 6�£�� #�8�* �� 3�8�* 8�� ;�*6��±�+��3�*��<�;�*4��|��%�� +��&��9 ��*��1��$�� *�$"5��~��~��*�!�=�*!!��~�

��!��;�*�0��0�¡�*?��'��*7�� 7��|��~��0�� 0�� "��3��0��"��¢��|�*!!�{{��{}��

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¡��*-�*$ �0�*-��7��*5��{��"��.�� 7��.�� the Deutsches Zentrum für Entwicklungstechnologien the Deutsche Gesellschaft für Technische :�� %:��7*��4��¢$��0��!!�}��

�� 143

Anexo CAnexo C

INTRODUCCIÓN

Este protocolo tuvo como objeto establecer el procedimiento para la toma de muestras de la biomasa residual de los sectores agrícola, pecuario y de los residuos sólidos orgánicos �� & ��en cuenta las recomendaciones y lineamientos establecidos por el laboratorio de aguas del Centro de Estudios e Investigaciones Ambientales de la Universidad Industrial de Santander, entidad acreditada mediante 6��&� �>�� {{~� �� |~ �� '�� 2009, emitida por el Instituto de Hidrología, #� ��

Las recomendaciones contenidas en el protocolo de muestreo se acogieron en su totalidad para realizar la debida toma de muestra y transporte, con la cual se garantizó ��!�� +��

1. RESPONSABILIDAD DE LA APLICACIÓN DEL PROTOCOLO

El responsable de la aplicación de este procedimiento fue el profesional y auxiliar, adscrito al Ceiam, encargado de la toma de ��

2. UNIDAD DE MUESTREO

;� �� donde se encuentran localizadas las muestras �� !��{~~ se presenta un mapa de Colombia donde se indica la ubicación de los sitios

de muestreo de la biomasa residual de los ��

Con los sitios seleccionados se realizó la caracterización de la biomasa residual, por lo �� '�� !��&��9 ��!�� !��&��consideró teniendo en cuenta los altos costos asociados que se derivarían al realizar la respectiva toma de muestra y caracterización de �� !��+��

2.1 UNIDAD DE MUESTREO SECTOR AGRÍCOLA

Para el sector agrícola la unidad de muestreo correspondió a los municipios en donde se localizaron los cultivos, los cuales fueron seleccionados para realizar la toma de la �� +��3��;�� se seleccionó teniendo en cuenta el área �� +��&�� +��

2.2 UNIDAD DE MUESTREO SECTOR PECUARIO

En el sector pecuario los criterios empleados !�� !��!�� fueron: a) cantidad de población animal, �� &� �� &�� !�� !� �� !�� &�� .��ejemplo, para el subsector bovino se tuvo en cuenta si los animales estaban destinados a la !��&��*��0�&��!��!&� ��

Protocolo para el muestreo de la biomasa residual

�� 144

�� 145

Para el subsector avícola se consideró si se trataba de pollos de engorde o de gallinas !�� .�� !�� selección de los municipios a muestrear se realizó teniendo en cuenta si los animales ��'� ��

2.3 UNIDAD DE MUESTREO DEL SECTOR DE LOS RESIDUOS ORGÁNICOS URBANOS

Los sitios para la recolección de la muestra de residuos orgánicos fueron seleccionados con base en la población de habitantes de �� &� ��La composición de la biomasa residual de los residuos orgánicos urbanos varía dependiendo �� !�� &��

La biomasa que se genera en las plazas de mercado y los centros de abasto depende de las costumbres alimenticias de la población, mientras que la composición de los residuos de !��+��+��!��!��!��

3. TAMAÑO DE LA MUESTRA

Teniendo en cuenta el número de análisis contemplados en la caracterización �� 9 �� &��{*��

4. MÉTODO DE MUESTREO

Para la recolección de las muestras se siguió �� !�� !�� !��

4.1 MÉTODO DE MUESTREO SECTOR AGRÍCOLA

En cada cultivo, y a partir de la información a nivel nacional sobre la localización y área sembrada, se seleccionó como unidad de muestreo la plantación o el municipio con �� !��&�� .�� &� ��las muestras se realizaron las siguientes actividades: - Inspeccionar la plantación o el sitio de

��'��

- Recolectar las muestras utilizando el �9 �� método consiste en trazar en la zona a ser muestreada una línea imaginaria en forma de zig-zag y recolectar la muestra hasta completar la cantidad �� se consideró un determinado número de pasos como referencia, y de acuerdo a las dimensiones del sitio de disposición de los residuos y del número de sub-muestras ��

- Las muestras se colocaron dentro de bolsas plásticas, debidamente �� !� �� preservadas con hielo seco para ser ��0� ��

4.2 MÉTODO DE MUESTREO SECTOR PECUARIO

El muestreo para este sector se realizó de ��9 ��

Por lo anterior, el muestreo de un establo, porqueriza o galpón de aves, estuvo conformado por el aporte de 10 -15 sub-�� 9�� !�� 0�� Posteriormente las sub-muestras fueron homogeneizadas por el método de cuarteo, que consiste en mezclar el material para !� �� !��Luego se comprime y se divide en cuatro partes iguales (en forma de cruz), se retiran dos cuartos opuestos y los dos restantes, que forman la nueva muestra, se vuelven a mezclar y el proceso se repite varias veces hasta obtener el tamaño apropiado de ��

4.2.1 Recomendaciones para el muestreo sub-sector bovino

- Usar guantes limpios para proteger las ��

- 4��!�� !��muestreo previamente a la toma de una

�� 146

�� - ��!��!�� !��*�� !��

- Dividir imaginariamente el sitio de muestreo (potrero) en un cuadrado, para facilitar la �!��&��9 ��

- Recolectar muestras frescas o máximo de �|0��!��

- Desplazarse por el sitio (potreo) en forma de zig-zag y cada 15 o 30 pasos recolectar una �� !�� $��remover la parte superior seca de la deyección � ��!��

- Luego de tener las sub-muestras en el balde (15 a 16 paladas por potrero) se mezclan hasta que sea homogénea y se toma como muestra compuesta de un kg �!�� ;�� !�� se guarda en una bolsa plástica con ��0��9 ��*��1��evitarse que la muestra se contamine con ��!��

- Etiquetar la bolsa con la información �� #�+�� !��0�� !�� bolsa dentro de otra, pero con el cierre en �� !��+� ��!9��

- Guardar las muestras en el congelador o heladera, con hielo seco, para ser ��!�� sistema de refrigeración las muestras pueden guardarse hasta por cinco días ��

4.2.2 Recomendaciones para el muestreo del sub-sector porcino


- 4��!�� !��muestreo previamente a la toma de una �� - ��!��!�� !��*�� !��

- �� !�� '� ��se encuentran separados los cerdos como: lechones lactantes, pre cebo, cebo, reproductores, hembras madre y hembras gestantes, por lo que es necesario seleccionar dos porquerizas en �� '�� *��encuentran todos en una sola porqueriza, !��

- Recolectar muestras frescas o máximo de �|0��!��

- Recoger, en cada porqueriza, una sub-muestra de aproximadamente 1,5 kg (que corresponde aproximadamente a dos paladas); removiendo la capa del estiércol y tomando la muestra de ��!��

- Mezclar en el balde las sub-muestras (cuatro paladas por categoría) hasta una homogenización completa y recolectar �!�� {*� �� '� �� * � �� paladas estiércol de los diferentes sitios de la porqueriza y se mezclan para �� !��

- Guardar la muestra compuesta en una bolsa plástica de cierre hermético, eliminado �� 1�� +� �� !��


- Guardar las muestras en el congelador o heladera, con hielo seco, para ser ��!�� sistema de refrigeración las muestras pueden guardarse hasta por cinco días ��

�� 147

4.2.3 Recomendaciones para el muestreo sub-sector avícola


- 4��!�� !��muestreo previamente a la toma de una �� - ��!��!�� !��*�� !��

- �� !��de aves que contengan excretas frescas, que no tengan aves enfermas y donde sea ��!�� +�� '��

- Recolectar en cada galpón una sub-�� !�� {�� !��!�� ;��muestras se deben recoger de diferentes puntos del galpón y donde las excretas se �� ;�� deben ser tomadas donde se observe más !�� 9apilada y fresca (no más de dos días), se toman cinco paladas de diferentes puntos y �� !��

- Mezclar en el balde las sub-muestras (dos paladas por galpón) hasta su homogenización completa y tomar como muestra compuesta dos kg �!�� !�� !��

- Guardar la muestra compuesta en una bolsa plástica de cierre hermético, �� 1�� +� �� la muestra se contamine con tierra o ��!��


- Guardar las muestra en el congelador o heladera, con hielo seco, para ser ��!��

sistema de refrigeración las muestras pueden guardarse hasta por cinco días ��

4.3 MÉTODO DE MUESTREO SECTOR DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS ORGÁNICOS URBANOS

- El muestreo en el sector de los RSOU se realizó por el método de conveniencia; el cual consiste en seleccionar sitios que �� .�� * �seleccionaron los centros de abasto mayoristas y plazas de mercado que ��!�� &��

- En cuanto a la muestra de residuos de poda, se recolectaron en las mismas ciudades donde se hizo el muestreo de los �� !��!��

- No todos los centros de acopio y plazas de mercado tienen idénticos procedimientos para la recolección de los residuos, por tanto es responsabilidad del profesional encargado del muestreo asegurar que �� !�� +�� 1� ��forma, para los residuos de poda, la persona que realiza el muestreo debe garantizar que la muestra completa contenga todas las partes representativas de estos residuos, como son el tallo, la 0�'��9!��

- Para el muestreo de los residuos sólidos orgánicos urbanos se hizo una adaptación de la metodología propuesta por el Standard Test of the Composition of Unprocessed Municipal Solid Wastes, en la norma ASTM 5231-92; la cual está establecida para ��

Las recomendaciones para la recolección de muestras de residuos sólidos orgánicos son:

- Si los residuos están en una única pila � �� &�* � �� 0�� mayor tamaño de la pila, mayor número de divisiones en el cuarteo (estas pueden �� 0� � ��

�� 148

de las secciones se vuelve a someter a cuarteo tomando sub-muestras de la parte �!�� !��proceso se repite hasta haber reducido las sub- muestras a 300 kg aproximadamente (muestra primaria).

- Sobre un área plana, limpia y cubierta con una lona o plástico se deposita la sub-muestra y se procede a un nuevo �� $� �� de 150 kg, la cual conforma la unidad de muestreo secundaria.

- Se realiza un nuevo cuarteo y se selecciona una nueva sub-muestra de alrededor de 80 kg, que constituye la unidad de muestreo terciaria.

- La sub-muestra se deposita sobre la lona � � �� !�� !��$�� =��!�� la muestra orgánica es muy grande, se reduce su tamaño con un machete con el ��'� � �� 0��9�� .� �� sólo los orgánicos, se mezclan hasta su homogenización completa y se repite el proceso de cuarteo sucesivamente hasta llegar a obtener sub-muestras de cinco ��

- Las sub-muestras se guardan en bolsas plásticas de cierre hermético, se etiquetan registrando los datos de la persona que tomó la muestra, el tipo de muestra, la ��0�� &�Las muestras se depositan en una cava con hielo y se trasladan al laboratorio en el menor tiempo posible para evitar +��

- Finalmente se deben limpiar los utensilios ��!��

- El muestreo de los residuos de poda de jardines se realizó siguiendo el procedimiento empleado en residuos ��!�� !��

5. HERRAMIENTAS Y MATERIALES PARA MUESTREO DE BIOMASA

Para la recolección de muestra de biomasa se requiere de los siguientes implementos: - Guantes y tapabocas - Overol que proteja el cuerpo de la persona

�� - Botas caña alta - Casco para proteger la cabeza - Pala (acero inoxidable o cromado) - "��!�� 0��9 �� - Baldes - Cava para refrigerar muestras con hielo

6. DOCUMENTACIÓN DEL MUESTREO

Durante la toma de muestra se deben de llevar los registros de interés, en especial de aquella que pueda incidir en la caracterización de la muestra, como por ejemplo tipo de abono/alimento, condiciones físicas del lugar, clima del día del monitoreo, las condiciones de disposición de la muestra, fuentes posibles de contaminación, usos actuales de la biomasa ��* � �� 3��!�� modelo de plantilla utilizado para el registro de la información realizado durante un muestreo �� !��

La información consignada en las plantillas debe tenerse en cuenta al momento de realizar el análisis de los resultados de la �� &��

�� 149

�� 150

Modelos matemáticos para evaluar elpotencial energético de la biomasa residual

Anexo DAnexo D

INTRODUCCIÓN

Los modelos matemáticos para evaluar el potencial energético de la biomasa se fundamentan en que la energía contenida en su materia es proporcional a su masa seca y por consiguiente puede expresarse en forma general como:

PE = (Mrs ) * (E)

(Ecuación 1)

Donde: PE : Potencial energético [TJ/año]

Mrs : Masa de residuo seco [t/año]

E : Energía del residuo por unidad de masa [TJ/t]

La energía del residuo es equivalente al �� .�� ~ (PCI), ��%8� ��

Teniendo en cuenta la ecuación 1 y las particularidades de la producción de cada residuo seco de los sectores pecuario, agrícola y de residuos sólidos orgánicos ~��.��!�� !�� &�� $0��0��+��8�*|��|�*+��!��

urbanos, a continuación se muestran los ��!� ��9 ��!��

1. MODELO DE POTENCIAL ENERGÉTICO PARA EL SECTOR AGRÍCOLA

La forma más adecuada de realizar el aprovechamiento energético de la biomasa agrícola es en procesos termoquímicos (Bhattacharya et. al�*|��$��et. al.*|��|��

Para el caso del sector agrícola se debe tener en cuenta que los residuos de la biomasa contienen una porción del producto principal del cultivo, esta fracción normalmente es ��

Inicialmente el modelo establece la masa seca del residuo agrícola, por unidad de tiempo, se puede expresar como:

Mrs = A * Rc * Mrg * Yrs

(Ecuación 2)Donde:

Mrs: Masa de residuo seco [t/año]

A: Área cultivada [ha/año]

Rc: Rendimiento del cultivo [t producto principal / ha sembrada]

�� 151

2. MODELO MATEMÁTICO PARA CALCULAR EL POTENCIAL ENERGÉTICO DEL

SECTOR PECUARIO

La alternativa difundida para el aprovechamiento de la energía contenida en el estiércol de bovinos, porcinos y aves de jaula se orienta hacia la digestión anaerobia, mientras que para el estiércol de aves con cama (engorde), cuyo contenido de humedad es menor al 60%, la tecnología aplicable es �� #��*%��{��$��et al., |��|��

Con estas referencias se desarrollaron dos modelos; el primero basado en el principio de la digestión anaerobia, y el segundo siguiendo el principio del aprovechamiento energético ��!��+�� 9��

El modelo de digestión anaerobia se aplicó en el caso de bovinos, porcinos y aves ponedoras, teniendo en cuenta la presencia de altos contenidos de humedad y de microorganimos �� !��&��

El modelo térmico se aplicó en el cálculo del potencial energético de las aves de engorde, en razón a que por su condiciones de hábitat, éstas producen estiércol con menor contenido ��0��

2.1 MODELO DEL POTENCIAL ENERGÉTICO EN FUNCIÓN DEL PROCESO DE

DIGESTIÓN ANAEROBIA

En este caso la masa de residuo es función directa del número de animales que producen las deyecciones con altos contenidos de &�� +�� 0�� $��>� �composición, el carbono presente puede llegar a formar metano (Bhattacharya, et al�|��!�� ecuación:

(Ecuación 5)

Mrg: Masa de residuo generada del cultivo [t de residuo/ t de producto principal ]

Yrs: Fracción de residuo seco [t residuo seco/t de residuo húmedo]

La ecuación (2) aplicada a un tipo de cultivo por residuos se expresa como:

(Ecuación 3)

��+��«��{²{�-6 y corresponde a �� +��&��

En la anterior ecuación el contador “k” hace �� &� �� 0��El contador “i” hace referencia a los tipos de biomasa residual en cada una de las �� .�� '��!��* !�� +�del banano los tipos de biomasa asociados a ��&��

a) Residuos agrícolas de cosecha:

- Raquis - Vástago

b) Residuos agroindustriales:

- Banano de rechazo

Una vez obtenida la masa del residuo de biomasa agrícola seca anual, el potencial energético global de la biomasa residual agrícola (PEBRA), confomada por los residuos de cosecha y agroindustriales para los ocho cultivos del estudio, se evalua mediante la siguiente expresión:

��&�~�Donde:

PCI: Poder Calórico Inferior del residuo [TJ/t]

MRS��* A * RC * Mrgki * Yrski

i=1

n

k=1

m

��

PEBRA = ��* A * RC * �i=1 �k=1 Mrgki* Yrski * PCIkin m

PEBRP��i=1 NAi * MSi * SV * Boi * PCICH4n

�� 152

Donde:PEBRP: Potencial energético biomasa

residual pecuaria [TJ / año]

NA: Número de animales [cabezas]

MS: Materia seca [kg MS/cabeza-año]

SV: Sólidos volátiles [kg sv/kg materia seca]

BO: Producción de biogás [m3/Kg SV]

PCI�7~: .�� [TJ/m3]

El contador “i” hace referencia al grupo � ��

2.2 MODELO MATEMÁTICO PARA CALCULAR EL POTENCIAL ENERGÉTICO DE LA

BIOMASA RESIDUAL DE AVES DE ENGORDE

En este caso, la masa de residuo se obtiene de multiplicar el número de cabezas (NA) por �� #$�� 9 ��!��!��;��!��&�� !��+��el potencial energético es:

(Ecuación 6)

PEBRAE: Potencial energético [TJ / año]

NAe: Número de animales de engorde [cabezas]

MS: Materia seca [kg /cabezas-año]

PCI: .��&��[TJ/kg masa seca]

3. MODELO MATEMÁTICO PARA CALCULAR EL POTENCIAL ENERGÉTICO DE LOS

RESIDUOS SÓLIDOS ORGÁNICOS URBANOS

En este sector se desarrollaron dos modelos !�� +�� !� �� 9 �� primero, basado en el principio de la digestión anaerobia, se aplicó a los residuos que se generan en los centros de acopio y plazas de �� !��principios térmicos y se aplicó a los residuos ��!��

3.1 MODELO PARA RESIDUOS SÓLIDOS ORGÁNICOS URBANOS – CENTROS DE ACOPIO Y PLAZAS

Por su composición química (valores promedio de 0,08 y 0,50 para la fracción de carbono biodegradable y para la fracción de carbono biodegradado como metano respectivamente, según el Intergovernmental Panel on Climate Change –IPCC; 1996), los residuos sólidos orgánicos urbanos, conformados por los residuos de centros de acopio, de plazas de mercado y de poda de zonas verdes, constituyen una fuente orgánica que ha sido empleada para la generación de metano (Jiang, et. al., 2007; Ruzena, et. al., 1998; Kiely, et. al., 1996; Krzystek, et. al.*|��{��

La digestión anaerobia, con la cual se obtiene una corriente de biogás rico en metano, ha mostrado excelentes resultados para el �� &��Teniendo en cuenta lo anterior, el IPCC desarrolló un modelo para calcular el metano generado, el cual se ha utilizado en diferentes estudios para expresar el potencial energético (Bhattacharya, et al., 2005; Perera, et al., 2005; Jiang, et al.*|�� '�el potencial energético de los residuos sólidos orgánicos urbanos se evaluó como una función �� !��

Tomando como base los aportes del IPCC y de Bhattacharya et al,��|��*��&��modelo para calcular el potencial energético

PEBRAE = NAe * MS * PCI

�� 153

El factor 16/12 corresponde a la relación de la masa molar del metano (16 g/g- mol) a la masa molar del carbono (12 g/g-mol) y permite convertir la masa de carbono biodegradado en �� ;�+��FCB, FCM y FO están relacionadas con las !��!��

3.2 MODELO PARA RESIDUOS SÓLIDOS ORGÁNICOS URBANOS – PODA

Los residuos de poda presentan valores de humedad y de PCI dentro de los rangos de los residuos agrícolas, por esta razón su potencial energético puede ser evaluado por un modelo �� !�� la masa del residuo (Mr), el factor de residuo �� 3�� !�� .��;��!��&��

(Ecuación 9)Donde:PEBRSOP: Potencial energético de biomasa

residual sólidos orgánicos de poda [TJ/año]

Mr: Masa de residuo [t/año]

Frs: Factor de masa residuo seco [t residuo seco/t residuo húmedo]

PCI: .��[TJ/t]

basado en un balance de masa que cuantifíca el metano que se genera a partir del carbono en ��!��&��;��&��de descomposición del carbono orgánico se

representa por la ecuación 6 (Tchobanoglous et al.*{��

(Ecuación 7)

Las constantes a, b, c y d, corresponden a �� &��

El modelo considera el metano se colecta sin pérdidas y el amoníaco es muy bajo; por tanto, ��!�� !� ��9 ��;��

(Ecuación 8)

Donde:PERSOU: Potencial energético de biomasa

de residuos sólidos orgánicos urbanos [TJ/año]

MRSOU: Masa de residuos sólidos orgánicos urbanos generados[t/año]

FO: Fracción orgánica de los residuos de rápida biodegradación, expresado como t materia orgánica/t materia total

FCB: Fracción de carbono de los residuos de rápida biodegradación, expresado como t carbono biodegradable/t materia orgánica de rápida biodegradación

FCM: Fracción de carbono biodegradado a metano, expresado como t carbono degradado a CH~/t materia biodegradable

PCI�7~: .��metano [TJ/t masa seca]

PERSOU = MRSOU * FO * FCB * FCM * * PCICH41612

PEBRSOP = Mr * Frs * PCI

�� 154

BIBLIOGRAFÍA

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#�� %� �{��* Alternativas de uso para la gallinaza, XI Congreso Nacional Agrónomo, ��~*.��*{��*!!�~|��~}��

.��*6� 0��.��*$�� 0$��$*$�� 0�!��%*"0� ��0��$��*��$�� .�* �|�� Assessment of sustainable energy potential of non-plantation biomass resources in Sri Lanka�"��"��|�*!!�{��|{}�

6��{��Bioconversion of organic waste by the year 2010: to recycle elements and save energy�6��+� ��6��|}*!!��

$0��0�*��+��8�;�%��|��Estimating the higher value of biomass fuels from basic analysis data�"��"��|�*!!�~��

$��*$��$�5�#�*<��+��|��|��Potencial de Energia Primaria de Resíduos Vegetais no Paraná��*~¨�� #��6��*��!��*"��*!!�{�|��

%�0��*%0��7�*4��$��{��Gestión Integral de Residuos Sólidos�#��7�� !�=�$��*�$"5��}|}��*!!��}�

�� 155

Potencial energético departamental de la biomasa residual

Anexo EAnexo E

INTRODUCCIÓN

Esta sección presenta la aproximación al potencial energético departamental de los sectores: a) agrícola (ocho cultivos), b) pecuario (tres especies) y c) residuos sólidos orgánicos urbanos de plazas de mercado � �� !�� potencial energético de la biomasa residual se evaluó utilizando los modelos matemáticos descritos en el apéndice D y con información disponible de los años 2005, 2006, 2007 y |��

- En el sector agrícola, la información � �� !�� !�� * ��*banano, caña de azúcar, café, caña panelera, palma de aceite y plátano) hace referencia al área cultivada, generación del producto principal, oferta de residuo y !� ��9 ��

- En el sector pecuario la información se presenta organizada para las actividades avícola, bovina y porcícola, sobre los datos de población, fracción de residuo y !� ��9 ��

- Por último, para el sector de residuos sólidos orgánicos urbanos se presenta la cantidad y su potencial energético para ��!��

Es necesario considerar que este estudio no 0� �� !��&��de la biomasa residual estimada en el terreno donde se produce, lo cual resulta fundamental al considerar la viabilidad económica de su �!��+��0��

1. SECTOR AGRÍCOLA

En las Tablas 21 a la 28 se reporta la información departamental concerniente al área sembrada, la producción de producto principal, la masa de residuo generado y su potencial energético, para cada uno de los �� +��

La información sobre área sembrada y producción se obtuvo del Anuario Estadístico del Ministerio de Agricultura, 2006; la cantidad de residuo y el potencial energético corresponden a cálculos realizados por los autores con la información de los gremios y los resultados de la caracterización de las ��

�� 156

Tabla 21. Potencial energético departamental para biomasa residual de arroz

DepartamentoÁrea

sembrada[ha]

Producción Cantidad de residuo

Potencial energético

[t producto/año] [t/año] [TJ/año]

Antioquia |{��}� �~�� {}��}{ 620,00

Bolívar }}�}�~ {|��|�� }{��}�� {�~{�*{}

Caquetá {�|�� {��}� }��|~ 17,39

Cauca {�~~� ��}�| {}��~� ��*~�

Cesar |~�� {~~�� }��~�� {��}�*{�

Córdoba }|�~�~ {�~�|�� |�� {�{��*��

Cundinamarca {�� {��{~� |��| {{~*�}

Chocó {{��~� |{�� ~��{ |~}*��

Huila }��|�� |{~��}� �~�� |�~{�*}�

La Guajira |�� {}�~�� }~�}�~ 152,3

Magdalena |��} {|�� }|�� {~~*��

Meta ��~�� }�}��{� ��{�~�� }��~*{�

Nariño 799 ~�� {�|�� 5,31

Norte de Santander |��~| {|��{}~ }��}~| {�}��*}}

Santander ~�� }�{�� |� 35,12

Sucre ~{�� {�~��{� ~�� |��*��

Tolima �� }�{�� {��~��|� ��|{*��

Valle del Cauca �� ~��}{ {�|�� ~�|*|�

Arauca }��~� {~�{�� }��{�� 160,33

Casanare �{�{�� |�~�~�� ~} }�{��*~�

Putumayo {��{� {�|}� }�{�� 13,99

Amazonas 28 38 97 �*~}

Guaviare 676 �~� {�}�� 6,19

Vaupés 60 ~� {{~ 0,51

Vichada 22 30 77 �*}~

TOTAL 455.444 2.463.689 6.282.407 27.835,94

�� 157

Tabla 22. Potencial energético departamental para biomasa residual de banano

DepartamentoÁrea

sembrada[ha]




Antioquia }~�~}� {�{�� |�{�{�� ~�{~�*}|

Boyacá 509 |��~} {�� {�*}~

Caldas {��{� {{��|� ��|� 38,73

Cauca ~�} |�}�� {~�� 8,32

Cesar 78 780 ~�� |*�~

Cundinamarca ��{{ }��{| |}��|} 137

Huila {��~� {��~�� ~�}�~ 36,77

La Guajira }~� ��|�� }{�� 18,26

Magdalena {|�}|| ~�}�|�~ |��|�~ {��{*��

Meta 11 22 135 0,08

Nariño |�~�� {}��{ �}�~�� ~�*��

Norte de Santander {�{}� ��||� ��~ 28,88

Quindío 919 {�� {{{��} �}*~|

Risaralda {�� |��{{� {�|��|� ��*�~

Santander |�{�� {�� 55,73

Tolima |�� {��}� {{��~�~ 66,51

Valle del Cauca ��|�| ��{� }��~~ 228,32

Casanare 3 60 369 0,21

Putumayo 813 ~��~} |��| 16,30

TOTAL 75.634 1.878.194 11.550.891 6.595,93

�� 158

Tabla 23. Potencial energético departamental para biomasa residual de café

DepartamentoÁrea

sembrada[ha]




Antioquia {{~�{�� {��|�� ~� ��{*�~

Bolívar 619 531 |��~� 27,69

Boyacá {�� {{��}� �|�}�~ ��*~�

Caldas ��~�} �� }��{�{ ��{�~*|�

Caquetá ~��~~ }�|�� {�� 171,93

Cauca �}�� }} }|{�|�} }�{|}*|}

Cesar |}��~| {~�� ~� 766,52

Cundinamarca |�� |��}~| {�{��|} {�~��*��

Chocó 295 209 {�{|| 10,91

Huila �{��}� {|��|�~ �� *�}

La Guajira }�}�� {��~ {��}� {�}*~�

Magdalena {��}}{ {|��} ��}� ��{*~�

Meta }��} |�}�} {|�� {|~*|�

Nariño |��|� }{�{~� {��|~ {��||*��

Norte de Santander |��}�� {�� |�� 828,88

Quindío }�� }�� }~{�{�� }�}{�*��

Risaralda ~��~~ ��~~� ~|��}� ~�{}�*�{

Santander {��} |�� {{��|� {��*~~

Tolima {��| {}�� }��{{ ��{��*��

Valle del Cauca �|��} �}��|} }~�� }�}{�*}}

Casanare {��}� {�|}� ��} �~*{�

Putumayo ~� ~� |~~ 2,38

TOTAL 762.846 942.327 5.051.248 49.106,89

Tabla 24. Potencial energético departamental para biomasa residual de caña de azúcar

DepartamentoÁrea

sembrada[ha]




Caldas |��|� }|��{| {�~��} {�~��*�~

Cauca }~�~�� }��{~| |�}{��~~} {��*��

Cesar {��}~ {��|~ �~�� ~��*}{

Norte de Santander 969 {��~|� �{�� ~�|*~�

Risaralda |��{� }��}�� ||��~{ {��}�*{�

Valle del Cauca {��}} |�{}|�� {|��|� ��~*��

TOTAL 210.566 2.615.251 15.534.591 118.578,88

�� 159

Tabla 25. Potencial energético departamental para biomasa residual de caña de panela

DepartamentoÁrea

sembrada[ha]




Antioquia ~��}�� {�{��~� {�{~��~~ ��{�*{�

Bolívar {�{�� |� ~�� ~��*��

Boyacá {~�|{� {�{��|� {��{��{� ��~�*��

Caldas {��~� �� ~��~~| ~��*��

Caquetá }�~~| {��|�} {{~��{� ��*|~

Cauca {��~|� �~�|�} ��{�� ~}*��

Cesar |�}|� {��|�� 816,98

Córdoba 175 652 ~�� }~*��

Cundinamarca �{�~}� |�}��| {��{��} {}��}*��

Chocó {��} |�� {��{� {��~*�~

Huila {~��{� {~�� }��~� ��|�*��

La Guajira 85 680 ~�|�� 36,38

Magdalena 320 {�� {��~� 85,61

Meta {��}{ ��{}| ~~�� 381,6

Nariño {��}}~ {|��{{ ��~~ ��*��

Norte de Santander {��{�� ~}��~ |�}��{� |�}}�*}�

Quindío 262 |�}�~ {~��} 125,95

Risaralda }��} |~��{ {�~�}�� {�}{~*��

Santander {��| {��{ {�{}�� *�}

Sucre |�~ {��} {{�}|} ��*~�

Tolima {~�� {�{��{� �}��|} ��~}{*�{

Valle del Cauca ��|{� }��||� ||{�|}~ {��~*�|

Arauca {�}�{ ~�~�� |��~� 238,1

Putumayo {��~| ~��}� }��}}~ |��*~~

Vichada 157 689 ~�}|~ }�*�~

TOTAL 240.057 1.514.877 9.513.430 81.054,57

�� 160

Tabla 26. Potencial energético departamental para biomasa residual de maíz

DepartamentoÁrea

sembrada[ha]




Antioquia �� | {|��{| {�}�{*{�

Atlántico {{��~ {��| |��{ 301,66

Bolívar ��} {�~��{� |{��| |�}~�*~�

Boyacá {��{�{ |}�� }|��}� 350,50

Caldas }��{� ��|| {|�~�} {}~*��

Caquetá ��~{� �� }| {�}*~~

Cauca ��~� {}��}} {��|�� 207,16

Cesar �|�~�� {�}�|}� {~�� {��*�|

Córdoba ��~{ |�� |�|�~|� }�{~�*|�

Cundinamarca |��}� �|�}|{ ��{�~ �~�*�{

Chocó ��~~� {}�� {�� 212,27

Huila |��~� �{�� {�{�� {��{*{�

La Guajira {}�|�� {��{� |��{ 298,12

Magdalena |��{� }}�{�� ~�� }*�~

Meta ||�� } {{��~�} {�{��*}�

Nariño {��{~� |��|�� }�� ~|�*~}

Norte de Santander ��~�� {|��~� {��}� 193,71

Quindío {��}| |��}� }��{ ~{*��

Risaralda |�~�� |�� {}�{�{ {~�*��

Santander |~��~� �|�{�~ ��~ �~�*��

Sucre {��}~� }��{� ��|�� 592,89

Tolima |~�� }�{~� {{��~ {�|�}*~�

Valle del Cauca }{�� {��}{ ||}�~�| |�}��*��

Arauca {�� |��}~ ~��{� ~}�*{{

Casanare }�||~ ��~�� |� 82,91

Putumayo {��~ |��~}� |��|{ 310,58

Guaviare 179 |�~ 289 3,10

Guainía ~� 69 98 1,05

Guaviare ��{� {�� {��{}� 162,53

Vaupés 610 570 807 8,66

Vichada 335 656 929 9,97

TOTAL 604.783 1.368.536 1.936.479 20.795,80

�� 161

Tabla 27. Potencial energético departamental para biomasa residual de palma de aceite

DepartamentoÁrea

sembrada[ha]




Antioquia }�~ ~�~|| ��~{� 81,20

Bolívar �� {��| }��}�� 292,91

Caquetá 385 539 {��|� 9,90

Cesar }}��}� {{��~~� |{��|~� |��|�*�~

Córdoba {�~ 262 ~�� ~*�{

Cundinamarca }�{�� {}��{} |��{�| 251,79

Chocó }�|}~ |{��|{ ~��{} 385,98

La Guajira 395 737 {�~�} 13,53

Magdalena }��{�� {�~�{�~ {��{�{ {��{{*�}

Meta �� |{��} ~{�� ~��}�*~�

Nariño }|�� {�}�� |�|�}�� |��|�*}�

Norte de Santander ��{|} {|��{� |~�~�� 235,37

Santander ~�� {��|�� }�|��}� }�~�{*��

Sucre 250 {�� |�� |�*�~

Casanare {��| |�� |��|| ��*�~

TOTAL 260.596 872.116 1.660.074 16.013,65

�� 162

Tabla 28. Potencial energético departamental para biomasa residual de plátano

DepartamentoÁrea

sembrada[ha]




Antioquia �~��} ��} }��{~�}�~ |��}*�|

Atlántico {~| {��}� {�� 6,09

Bolívar ��~�� }|��| |��|�� {{~*}�

Boyacá ~�� }~�~�| |{|��} 121,06

Caldas {��~�} {�|�� {�{|}�� ~{*��

Caquetá {|��|� �{�{�� ~�� |�~*�}

Cauca {~�{�} {}��|~� ��{��}| ~��*~{

Cesar |�� |�� {|��|�� 72,69

Córdoba |��}� |��|�� {�� 970,16

Cundinamarca ��{ �~��}} ~��}�� 261,75

Chocó {��{�{ {�|�|�� |��| 359,11

Huila |��}| {{�� {��~ ~��*~}

La Guajira {��{ {}��~ ��}�~ ~�*��

Magdalena |�||� {��}� �|�~�� 52,81

Meta {��}�| |~~��~� {��|�� 859,52

Nariño |{��{ {~|�� |� 501,72

Norte de Santander {|�~�� }�� ~�}�}{� 258,85

Quindío }~�� }}��| |��}~��{ {�{�{*�~

Risaralda |��}� {�~��~� {�{��}� 683,55

Santander ��~� �� }�� 206,13

Sucre {�|�� ~{ ~��| 26,83

Tolima }��|}� |�~��|� {��{�{ 965,15

Valle del Cauca {�� {~��} ��~�~�� 516,50

Arauca ��}�� }��} ~�|�� 258,66

Casanare |�~{~ }{�� {��{ 112,26

Putumayo ��}�| ~|�{�� |��||� {~�*�|

Amazonas 670 |�� {|�}�� 7,05

Guainía 110 825 ��~ 2,90

Guaviare }�}�| |{�|~} {}��~~ �~*��

Vaupés 262 {��| �� 5,52

Vichada 265 {�� ~ 3,83

TOTAL 393.139 3.319.357 20.414.043 11.657,07

�� 163

En la Tabla 29 se presenta el consolidado del potencial energético de la biomasa residual ��!��!�� &��por unidad de producto principal; esta información fue suministrada por los centros de investigación y federaciones relacionadas con el gremio (Cenipalma, Cenicaña, Cimpa,

Cenicafé, Augura, Fedearroz y Fenalce), y el potencial energético se determinó mediante los modelos matemáticos planteados en � � � �� %�� }� � ��!�� la información para el área sembrada, la cantidad de residuo y el potencial energético �� !��

Tabla 29. Potencial energético de la biomasa residual del sector agrícola en Colombia

Cultivo Producción1 [t/año]

Tipo de residuo

Origen del residuo

Factor de residuo2

[tresiduo/t producto principal]

Masa de residuo


[ t / año] [TJ / año]

Palma de Aceite ��|�{{�

Cuesco

RAI

0,22 {��~ |��|�*~~

Fibra 0,63 �~��}�{ ��*��

Raquis de Palma 1,06 �|~��{� ��*}{

Caña de Azúcar |��{��|�{

Hojas - Cogollo RAC 3,26 ��|��{� ~{��*||

Bagazo RAI 2,68 ��} ��{*��

Caña Panelera {��{~��

Bagazo RAC 2,53 �� |�}��*��

Hojas - Cogollo RAI 3,75 }��}|��~� {��~�*�{

Café �~|�}|�

PulpaRAI

2,13 |��{�| ��|��*��

Cisco 0,21 {�}�~�� }�}}�*��

Tallos RAC 3,02 |��~�� }��{*�|

Maíz {�}��

Rastrojo

RAC

0,93 {�|��~| {|��}*{�

Tusa 0,27 }��|� }��~�*��

Capacho 0,21 |�� ~�}�}*�}

Arroz |�~�}��Tamo RAC 2,35 �� |��*~{

Cascarilla RAI 0,2 ~�|��}� ��{}�*�}

Banano {��{�~

Raquis de banano

RAC1 {��{�~ 806,31

Vástago de banano 5 ��}�� |�~*|�

Banano de rechazo RAI 0,15 |�{��|� ~��*}~

Plátano }�}{��}��

Raquis de plátano

RAC1 }�}{��}�� {�~|�*��

Vástago de plátano 5 {��} ��}��*�~

Plátano de rechazo RAI 0,15 ~��} ��*~}

TOTAL {~��~�� 71.943.813 331.645,71RAC: Residuo Agrícola de Cosecha RAI: Residuo Agrícola Industrial1�#�� |�� 2: Datos obtenidos de los centros de investigación y federaciones relacionadas: Cenipalma, Cenicaña, Cimpa, Cenicafe, Augura, Fedearroz y Fenalce

�� 164

Tabla 30. Potencial energético departamental de la biomasa residual del sector agrícola

Departamento

Área sembrada Producción Cantidad de

residuoPotencial

energético

[ha] [t producto/año] [t/año] [TJ/año]

Antioquia }|��}� {}�{�~�{}� |��}*}� |��}*�|

Atlántico {{��|� }��{ 307,76 6,09

Bolívar {|��~�} �{��|~ ~��*�� {{~*}�

Boyacá ~��}�} {�}~��{~} ��}�*}� 121,06

Caldas {|{�{�� |�~�~�~�� {{��*|| �~{*��

Caquetá |��~�� ~�� {��*�} |�~*�}

Cauca {|��|� ~��||� |��*�| ~��*~{

Cesar {~{��}~ {��|| ��}��*{{ 72,69

Córdoba {}|�|{| |�|�{��}� ��}|�*{{ 970,16

Cundinamarca {|~��~ |��|�}�~ {��|*�� 261,75

Choco ~|��~ �}�� |��*�� 359,11

Huila {�}�|}� }��{~� {��{��*�� ~��*~}

La Guajira ||�� {�� 670,76 ~�*��

Magdalena �}��~� }�|}��{ ~��{*~{ 52,81

Meta {��{~� |��}��| {��*~~ 859,52

Nariño {{��}� |�|��}{� {|�|��*�� 501,72

Norte de Santander ��}�� {�|�}�}~� ��*�� 258,85

Quindío ��}�� |�� ~��*�~ {�{�{*�~

Risaralda ��|�� |�{�{��}~ ��{{�*�~ 683,55

Santander {|~�|�� |�{�}��}} {��}��*�� 206,13

Sucre �|�� {�� |��|�*�~ 26,83

Tolima |�|�{{{ ��|~��|�{ |}��{�*�� 965,15

Valle del Cauca }��|�| {~��|�� {��~��*�� 516,50

Arauca }{�{{{ ��{~ {��|*|� 258,66

Casanare �~�~{} ��}��}� }��*~| 112,26

Putumayo |��{ }��~|� �~�*�| {~�*�|

Amazonas 877 {|��}� 10,58 7,05

Guainía 156 ��{�{ 3,95 2,90

Guaviare {{��}� {~��{�� |~}*}} �~*��

Vaupés 932 {�� {~*�� 5,52

Vichada 779 {|��}} 50,99 3,83

TOTAL 3.003.064 71.943.162 331.638,72 11.657,07

�� 165

Tabla 31. Potencial energético departamental de la biomasa residual del sector avícola

DepartamentoPoblación

Cantidad estiércol [t/año]

Potencial

[cabezas/año] energético [TJ/año]

Antioquia ��}}�� |�{�|{� {��*~�

Atlántico ~�{}��|�� {{��}� �~�*��

Bolívar {�}�|�� }�� 15,57

Boyacá |�|�|��| ��|}� 521,2

Caldas {��{{�� }��|~ 121,85

Cauca |��|��{�� }�� 587,28

Cesar {~~�� }�� {�{��*�~

Córdoba {�}��{�� }�� ~��*�~

Cundinamarca }|�}{|�|�| �~��~{| ��|~�*{�

Huila {�� {�~~{ 279,75

La Guajira {�� ~�} ��*�~

Magdalena ||}�� ~� 29,25

Nariño {�~�}��|� }��}�� 23,17

Norte de Santander |�~�� }�~{} ~}�*��

Quindío }��}�� {��{�{ 950,15

Risaralda |�� ~�� 762,19

Santander |�� {��~ ��|�*{�

Sucre |~�� |�� |�~��*�~

Tolima }��}�}�� {|��|} 522,37

Valle del Cauca {��~|| ��~�~ }��{*��

Putumayo ~�� {�{�� |~�*��

TOTAL 114.866.673 3.446.348 29.183,1

2. SECTOR PECUARIO

��%��}{�}~��!�� &�departamental relacionada con la población, la masa de residuo generado y su potencial energético para cada una de las actividades !��

Con respecto a la información sobre población avícola y bovina se utilizó los datos reportados en el Inventario de Granjas (Instituto Colombiano Agropecuario, 2008), y en el caso del subsector porcícola, se tomaron ��!�� !��!��

�� 166

Tabla 32. Potencial energético departamental de la biomasa residual del sector bovino



Potencial


Antioquia |�� {{��{| 8835,93

Atlántico |�~�{�� {�{{��|�~ {�|~*|�

Bolívar ��|��{} }��}��|� 3608,60

Boyacá ��|� }�{�� 2360,72

Caldas }��}~� {��{��{ 1269,79

Caquetá {�|�~��} ��}��~~� ~��~*��

Cauca |��|~ {�{{{�{�� 922,89

Cesar {��}��~ ��~�� ~�{*��

Córdoba |�|{�� {{��}| 8351,67

Cundinamarca {�{��{{� ~��|~��|� 3580,56

Chocó {|��|�� ~ ~�}*{�

Huila ~�� |�{}��|�� 1580,97

La Guajira |�}�� {�|��{� {{�{*~{

Magdalena {�~{��}{� ��|�{�|�� ~~*{�

Meta {�~��|� ��~~�|�� ~��*��

Nariño }{~�� {�~|~��~~ 1183,26

Norte de Santander }�{��}� {��}{ 1303,96

Quindío ��}~ }��~ 288,75

Risaralda {{��~ ~�|��|� 350,31

Santander {��{�} ��|}�{�� ~��*�}

Sucre ��{} }�~��~� 3195,80

Tolima ��~��{} }�� 2290,98

Valle del Cauca �}��|�{ |�}}{�~|} {�}�*~�

Arauca ��}�� }�{�|��~ 2909,73

Casanare {��|�� 7103,59

Putumayo {}~�|�� 553,71

San Andrés {�{�} ~�|�� }*�~

Amazonas ��{~� |��}�} 26,19

Guainía ~��{� {�� 18,00

Guaviare {�� ~~�}}� ��*�~

Vaupés 880 }��}� 3,63

Vichada {~�� ~�� 631,90

TOTAL ||�~��~~� ��{�� ~�|��*}~

�� 167

Tabla 33. Potencial energético departamental de la biomasa residual del sector porcino



Potencial


Antioquia {��|��{ �{�� {�|�{*�}

Atlántico ~~�|}| |��{� |�*�~

Bolívar }��|{ {��{�� 22,36

Boyacá {|~�|�� }�|�� 167,08

Caldas �{��} �~�~}� ��*�~

Caquetá �~�}�~ �� 81,12

Cauca ��~|} �� 93,98

Cesar ~{�{~� }|�|�� 37,6

Córdoba }�}�� |�� 326,15

Cundinamarca ��}�� ~|~�� 760,83

Huila |��| |�� |�*~�

La Guajira {��{� ��{�| {{~*}�

Magdalena }��~} |��~�{ 29,71

Meta {�~��} �{��|| {~�*��

Nariño {�� {{��~}� 157,3

Norte de Santander ~��||� }��|� ~|*��

Quindío ~~��} }{�� ~�*|�

Risaralda ��{�� }�{�~ {�~*||

Santander ��|�� {�~�� 83,32

Sucre ��}� �}�~}� 85,6

Tolima �~��|� ��} 125,19

Valle del Cauca }�|��{� |�{�}}| 357,97

Arauca ~��~�� 59,28

Casanare ~��|� }��| 35,89

Putumayo {��}� ��~}� {}*~~

TOTAL 3.749.480 2.803.111 4.308,46

�� 168

Tabla 34. Potencial energético departamental de la biomasa residual del sector pecuario



Potencial

[cabezas/año]1 energético [TJ/año]

Antioquia {|�|�|�}�� {|��|��{� 11995,27

Atlántico ~�~}��{ {�|�}�}�~ 1703,78

Bolívar |�|��}~ }�� }�~�*�|

Boyacá }�{�}�~�� }�}~��~�} }�~�*��

Caldas {�~�}�� {��|�{~} {~��*{�

Caquetá {�|��{�� ~~��~�} 5055,98

Cauca |�}��}~� {�|~��{~� {��~*{�

Cesar {��| ��{��}� 7675,38

Córdoba }��|}� ��~}��~{ 9177,56

Cundinamarca }}��~�� {�~�� 11587

Chocó {|��|�� ~ ~�}*{�

Huila |�{��|~ |�|�|�~�~ 1890,17

La Guajira ~|{��} {�}��~�{ {}��*~�

Magdalena {��|��| ��}��}�| 5803,13

Meta {��} ��|�� *~�

Nariño {��}��{� {��}�~~� 1363,73

Norte de Santander |��~� {��| {��~*�{

Quindío }��{{�� |{��~~ {|�~*{�

Risaralda |��{�| �|{��} 1216,72

Santander |��|��{}{ ��{|�|�� 12100,01

Sucre {�||~��~} }��~} ��~�*��

Tolima ~�}~|�|�� }�|�� |�}�*�~

Valle del Cauca {��}} }�{�}�|~� 5956,03

Arauca �|}�~�� }�|�}��{ 2969,01

Casanare {��|� ��|��| �{}�*~�

Putumayo {�{�~�� {�� 816,00

San Andrés {�{�} ~�|�� }*�~

Amazonas ��{~� |��}�} 26,19

Guainía ~��{� {�� 18,00

Guaviare {�� ~~�}}� ��*�~

Vaupés 880 }��}� 3,63

Vichada {~�� ~�� 631,90

TOTAL 141.066.602 105.418.066 117.747,91�� !��|��*��+�� !�� '��

�� 169

Tabla 35. Potencial energético de la biomasa residual del sector pecuario en Colombia

Sub-sector Población[cabezas]

Tasa de producción de

estiércol1

[kg/cabeza*año]

Masa de residuo[t/año]


[TJ/año]

Bovino2

Terneros<12meses ~�|��~{ {~�� |�� }}�*}|

�� {|�|~�� ~�~�� 3285 {��}�� {��{�*|�

�� |~�}�� |�� 5110 }��{~��|~� |��{�*�~

>36 meses ��~��{{� 6570 ~~��| }��{�|*��

TOTAL (grupos etarios) ||�~��~~� ��{�� ~�|��*}}

Porcino3

Lechón lactante ��| 102,2 ��|~� �~*��Precebos {�}�~�~{� ~~�*} �� 917,83Levante {�~�{��} 799,35 {�{��}�� {��*{�Reproductor }��|� 2051,3 �}�� 101,50Hembra lactante |��{~ 2693,70 ��~�~�� {�|��*��Hembra gestante ��{}� 1971,00 {}��|}� {�~*~}TOTAL }��~��~�� |��}�{{{ ~�}��*~�

Avícola4

Engorde �~��|��|�~ 25,55 {��{{��}� |��*��Ponedoras ~��}��~�� 38,33 {��}~��{| }�}�}*�}TOTAL {{~��} }�~~��}~� |��{�}*{�Total Sector {~{��| {��~{�� {{��~�*��

1�.�� +��+�� +�� .�� !�� &��{��}��2: Instituto Colombiano Agropecuario – ICA, 20073: Asociación Colombiana de Porcicultores, 2007~: Instituto Colombiano Agropecuario – ICA, 2008

En la Tabla 35 se presenta la información consolidada a nivel departamental sobre población, tasa de producción, masa de ��!� ��9 ��

Los datos sobre población para los sectores avícola y bovino se obtuvieron de la ��&��!�� !��#�� &��.��

La tasa de producción de residuo es un indicador del estiércol generado por especie, esto en función de la edad del animal y del �!�� +��!��

En este estudio la masa de residuo se obtiene mediante el producto población de animales !�� !��&� �� 9�� potencial energético se calculó aplicando los ��

�� 170

3. SECTOR DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS ORGÁNICOS URBANOS

Teniendo en cuenta que la información disponible para este sector corresponde a doce cabeceras municipales y que en algunos casos se incluyen los municipios asociados al área metropolitana (para un total de 18 municipios), en este sector no se reportó ��&��!��

En las Tablas 36 y 37 se presenta la cantidad de biomasa residual reportada por las entidades competentes, así como la estimación de su potencial energético, para plazas de mercado � !��* ��!�� +�� ;� %�� }�!��

Tabla 36. Potencial energético municipal de la biomasa residual del sector de los residuos sólidos orgánicos urbanos de centros de acopio y plazas de mercado

Departamento Población1 Entidad suministradora de información

Cantidad anual de residuo

Potencial energético [TJ/año]2

Bogotá3 ��|�}�� Unidad Administrativa Especial de Servicios Públicos }��{| 35,96

Medellín~ }�}��~�� Empresas Varias {��~ 11,70

Cali5 |��}��} Emsirva {��~�{ {�*�~

Barranquilla6 {��}��}|� Triple A �� 5,18Bucaramanga7 {��|~�}�� Empresa de Aseo de Bucaramanga ��{| 2,00Cartagena8 ��|��~� {�}�� 0,87Cúcuta9 �� .�� +��<�� $��$�.� ~�� 0,99Ibagué10 ~��~�{ Interaseo del sur ��}{ 8,30Pereira11 ~~}��~ ��!��.��$�.� {��} 1,33Villavicencio12 }�~�{}{ Llanabastos {��{� 0,81Manizales13 }��| Empresa Metropolitana de Aseo }�� 2,73Montería{~ }�� $��+��$��$�.� ��~�� ~*{{Total {|��|{� 91,72

1�1�!�� +�5�� |��2: Elaboración propia3: Información procedente de la Central de Abastos y 25 plazas de mercado localizadas en Bogotá: Corabastos, Trinidad Galán, 7 de Agosto, Concordia, El Carmen, Perseverancia, San Benito, San Francisco, 12 de Octubre, La Macarena, Tunjuelitos, Las Cruces, Rumichaca, San Carlos, Ismael Perdomo, Paloquemao, Lucero, Samper #��*|��8��*��*3�� &�*/��*;�3��*6� ��!�*$�� ~: Información procedente de la Central de Abastos y seis plazas de mercado localizadas en los municipios de Medellín, Itagüí, Bello y Copacabana (Central Mayorista, de la America, de las Flores, Central Minorista, Itagüí, Bello, Copacabana)5: Información procedente de siete plazas de mercado localizadas en Cali: Cavasa, La Nave, Santa Helena, La 3�� *��.��+��*��;&!��*��6: Información procedente de la Central de Abastos y cuatro plazas de mercado localizadas en Barranquilla: Granabastos, Mercados Públicos de Barranquilla, Mercados Públicos Fedecafé, Mercados Públicos el Playón, #�� $��.�#�7: Información procedente de la Central de Abastos y seis plazas de mercado localizadas en Bucaramanga, Girón y 3�� $��*��*��*�� *��&�*$� 9�� *3��8: Información Plaza de Mercado Santa Rita9: Información procedente de la Central de Abastos y tres plazas de mercado localizadas en Cúcuta: Cenabastos, 5��+�$�� *�� *��10��&� � ��!�� 9�11��&�!�� #��12��&�!�� 13��&�!�� #��$�� {~��&�!�� #�� #��$��*��#��

�� 171

Tabla 37. Potencial energético municipal de la biomasa residual del sector de los residuos sólidos orgánicos urbanos de poda

Ciudad Entidad suministradora de información


[t/ año]


[TJ/año]

Bogotá Unidad Administrativa Especial de Servicios Públicos 7892 53,95

Medellín1 Empresas Varias ��{�� 25,89

Cali Emsirva |�|}| {~*��

Barranquilla Triple A {�� 26,10

Bucaramanga Empresa de Aseo de Bucaramanga ��}� 23,52

Cartagena .�� +��<�� $��$�.� ��|| 103,97

Cúcuta .�� +��<�� $��$�.� ~�|{| 19,66

Ibagué Interaseo del Sur }�� 25,19

Manizales Empresa Metropolitana de Aseo }��}| 13,86

Montería $��+��$��$�. 855 11,23

Total 44.811 318,131: EEVVM reportó de manera consolidada la información de los municipios de Itagüí, Bello y Medellín

Tabla 38. Potencial energético para la biomasa residual del sector de los residuos sólidos orgánicos urbanos para doce ciudades de Colombia

Actividad Población [habitantes]


[t/año]


[TJ/año]

Centros de abasto y plazas de mercado |��{��}�~ {|��|{� 91,72

Poda ~~��{{ 318,13

Total {��|{ ~��*��

�� 172

BIBLIOGRAFÍA

��&��.�� 3��5��.�� &�� |��..�*��0�+�� +��!�� &��*|{��|��

�� !��* ��!� �� !�� !�� |�� Epidemiología Veterinaria, Censo Bovino, porcino, aves/Censo nacional Bovino, archivo digital ��+��!�� &��*��{|�|��

�� !��$��/��|��+�� !�� '�*��0�+�� +��!�� &��*{��|��

��*��{��}��Manejo e utilizacao de dejetos de suinos; Concórdia*$��#"6�.��5.$�*��%9��*!�}|�

#�� |�� $�� !��*"�� *!!�{��|{*|��}�*}��|*��*�|��*{�{�{{��

�� 174

Glosario5

Glosario

Análisis elemental: �� &� ��la concentración de carbono, nitrógeno, hidrógeno, azufre y oxígeno presentes en una �� !��!�� '��1

Aminoácido: unidades elementales constitutivas de las proteínas; cuya estructura molecular está conformada por un grupo amino (-NH2��!��<<7��Los aminoácidos participan de todos los !��&��+�+��

Biogás: es el gas generado por la biodegradación de materia orgánica mediante microorganismos; y está compuesto por metano, dióxido de carbono y pequeñas porciones de hidrógeno, nitrógeno, oxígeno y ��0��&��

Biomasa: toda materia viva presente en el planeta; incluye el conjunto de componentes orgánicos de origen vegetal y animal procedente �� &��

Biomasa residual: subproductos de las transformaciones naturales o industriales de ��

�� fracción de carbono contenido en una muestra libre de materiales volátiles, 0��

Celulosa: biomolécula orgánica más �� por glucosa y se encuentra presente en gran !��

Cenizas: material sólido inorgánico no �� !��

Combustión: reacción química entre el

5 � �� !��!��&�consultar normas internacionales como la ASTM, AFNOR, ��

oxígeno y un material oxidable, acompañada de desprendimiento de energía, habitualmente �� !��el contexto particular de este documento, es la reacción química del carbono e hidrógeno presentes en un combustible para formar dióxido de carbono, y/o monóxido de carbono ��

Densidad aparente: relación de masa por unidad de volumen, teniendo en cuenta el volumen de la porosidad y los huecos del ��

Densidad real: relación de masa por unidad de volumen descontando el volumen de la !��0��

Digestión anaerobia: proceso biológico para la degradación de materia orgánica en ausencia de aire (oxígeno), mediante un ��

Factor: valor numérico constante que permite: a) la conversión de unidades entre diferentes sistemas de medición, b) el cociente entre +��

�� reacción de combustibles sólidos con aire y vapor de agua para obtener un producto gaseoso que se utiliza como fuente de energía o como materia prima para ��

Hemicelulosa: heteropolisacárido compuesto por monómeros como la xilosa, arabinosa, galactosa, manosa, glucosa y �� &�� ;� 0�� las paredes de las células de los tejidos +��

Humedad: cantidad de agua presente en �� !� �� .�� !��!��

�� 175

Intensidad energética: cantidad de energía utilizada para la producción de un bien � ��+�� !�� !�� Lignina: constituyente intercelular de las �9�� +�� ;� ��es el segundo elemento de importancia de una planta y funciona co¬mo relleno para ��!��

Material volátil (MV): está constituido por combinaciones de carbono, hidrógeno y otros elementos; se determina mediante calentamiento de la muestra a 950o��

Parámetro: valor numérico que se asigna a una variable en una ecuación, como resultado de la estimación a unas determinadas ��!��&��

�� calor desprendido en la combustión completa por unidad de masa de combustible, en base seca y a condiciones normales, dando como productos CO2(vapor) y H2<�+�!�� .��corresponde al calor Neto generado en las �� &�!��

�� calor desprendido en la combustión completa por unidad de masa de combustible, en base seca y a condiciones normales; dando como productos CO2(vapor) y H2O(líquida) El PCS corresponde a un valor de calor “Bruto”, en la cual se ha incluido la energía necesaria para ��Proceso termoquímico: extracción de la energía contenida en la materia mediante reacciones químicas irreversibles a altas ��!��

Proceso termoquímico: transformación de la materia mediante una reacción química ��+��*��+��'��el cual en el caso de ser exotérmico puede ��!��+��0��!��

Variable: magnitud o combinación de magnitudes físicas indispensables en la descripción de los cambios físicos y químicos de un sistema; por ejemplo la temperatura, la !��&�*�� &�*��*� ��

�� 176

��

Símbolo Descripción Unidad

A Área cultivada ha/año

CF ��'� Kg /

Cz Cenizas Kg ceniza/kg muestra seca

H Hidrógeno kg/kg muestra seca

Hu Humedad kg/kg muestra seca

Mr Masa residuo t/año

Mrg Masa de residuo generada t/t

Mrs Masa de residuo seco t

Ms Materia seca kg /cabeza-año

Mrsou Masa de residuo orgánico urbano t

Mrsou-bio Masa de residuos sólidos orgánico biodegradada t

MO Materia orgánica kg/kg muestra seca

MV Material volátil kg/kg muestra seca

NAe Número de animales de engorde cabezas

O Oxígeno kg/kg muestra seca

PCI Poder calórico inferior del residuo TJ/t

PCI�7~ Poder calórico inferior del metano TJ/m3

PE Potencial energético TJ/año

PEBRA Potencial energético biomasa residual agrícola TJ/año

PEBRP Potencial energético biomasa residual pecuaria TJ/año

PEBRSOU Potencial energético biomasa residuos orgánicos TJ/año

PEBRSOP Potencial energético biomasa residuos orgánicos de poda

TJ/año

Pr Proteína kg/kg muestra seca

Rc Rendimiento del cultivo t /ha

RNE Rendimiento neto de energía TJ/ha-año

S Azufre kg /kg muestra seca

ST Sólidos totales kg/ kg muestra seca

SVT Sólidos volátiles totales kg/kg muestra seca

Yrs Fracción de residuo seco Kg residuo seco/kg residuo húmedo

�� 177

��

A�� *{}~*{�~�� *{}�*{~{��!�&��*{|}*{}}*{}~*{~�Área cultivada/población, 33��*}�*{{�*{|~*{|�*{}|*{}�*{��*{��*163� ��*}*|}*|�*|�*|�*}|*}}*}~*{|��+��*|�*}{*}|*�{*{|�*{|~*{}}*{~�*{~{*{~}*{~�*{��*{��*{��

B"��* {|�* {|�* {}�* {}�* {~�* {~{* {�|*{�~Biomasa, 3, 5, 23, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, }~*}�*�{*{��*{{�*{{�*{{�*{|�*{|{*{||*{|}*{|~*{|�*{|�*{|�*{}{*{}|*{}}*{}~*{}�*{}�*{}�*{}�*{}�*{~�*{~{*{~}*{~�*{~�*{��*{�|*{�}*{��*{��*{��*{��*{��*{��*{�{*{�|*{�}*{�~*{��*{��*{��*{��*{��*{��*{�{*{�~*{��Biomasa residual agrícola, 9, 18, 19, 118, 126, 132, 136, 137, 138, 152, 166, 178Biomasa residual agrícola de Colombia, 138, 139"��*{|�*{}�*{~�

C��9*}�*{{�*{|}*{|~*{|�*{}|*{��*{��*163Cantidad de estiércol, 28, 32, 91Cantidad de residuo, 155, 156, 157, 158, 159, 160, 161, 162, 163��=��>��*}�*{{�*{|{*{|~*{|�*{��*158, 163Caña de panela, 159Caña panelera, 37, 119, 139, 155Características, 28, 118, 119, 122, 123, 126, {}{*{}�*{}�*{}�*{~�*{~{*{~}�� '�* {|}* {|�* {}{* {}~* {}�* {}�*{}�*{~�*{�~*��*{|}*{|�*{}{*{}~*{}�*{}�*{}�*{~�*{�~

Combustión directa, 123, 125, 126, 135, 139Como metano, 152��!��&��*|�*{}{*{~}Consumo mundial de energía, 27�� 0��*{|{*{|�*{}~*{}�*151Contenido energético, 27, 33, 123, 125, 126, 131, 133, 136, 137, 138, 152Cultivos energéticos, 27, 120, 121, 127

D1��!�� *{|}*{}~*{�~1�� &� ��* {|�* {}�* {}�* {~�* {~{*{�{*{�|*{�~

EEnergía de la biomasa, 33, 118Energía eólica, 23, 27Energía hidráulica, 118Energía primaria, 27, 119, 136, 137Energía química, 126Energía renovable, 120, 125, 126, 139Energía solar, 21, 117Energía útil, 137,

FFactores determinantes, 123

G��&�*{|�*{}�*{}�*{~�*{~{*{�~

H7��*}|*{|}*{}�*{�~7��*{|{*{|}*{|�*{}{*{}~*{}�*{}�*{}�*{~�*{~{*{�{*{�}*{�~

I��*}|*}}*}~*{|}*{|~*{|�*{}}*{}~*{}�*{~{*{��*{�{*{�|*{�}*{��Intensidad energética, 137, 175

L;��*}|*{|}*{|�*{}{*{}~*{}�*{��

�� 178

M#��*}�*{{�*{|}*{|~*{|�*{}|*{}*{��*160, 162, 163#� ��*{}~*{�|*{�~#� ��+�� *{|}*{}~*{}�*{}�*{}�*{~�*{~{*{��#� ��*{||*{|}*{|�*{}{*{}�*{~�*{~{*{�{*{�|*{�}*{�~Modelos matemáticos, 28, 32, 150, 155, 163#�� * |�* |�* }|* {}{* {}|* {~}* {~�*{~�*{~�*{~�

P.�� *�*}�*{{�*{|{*{|~*{|�*132, 155, 161.��&�*{}|*{}}*{~}*{~�*{�}*{��*{��*167, 168, 169, 170Población de estudio, 132, 133.�� * {|�* {}}* {}�* {}�* {~{*150, 152, 153, 175.��*}{*}|*�{*{|~*{}}*{}�*{~�*{~�*{~�*{�{*{��*{��.� �� 9 ��* }* }|* }}* }~* }�* �{*107, 120, 126, 127, 131, 150, 151, 152, 153, 155, 156, 157, 158, 159, 160, 161, 162, 163, {�~*{��*{��*{��*{��*{��*{��*{�{.��&��*{}�*{~�*{~{*{�}

RRecolección de información, 86��&�� *{}|*{~�Recolección, transporte y manejo, 122Residuos forestales, 121, 127

S$�� *{|{*{}|*{}�*{~}*{~�*{��*{��*{�}*{�~Sector pecuario, 27, 28, 31, 32, 91, 120, 121, {}|*{}}*{~}*{~�*{~�*{�{*{��*{��*{��*109$� ��&��*|�$�!��*{|�*{}{*{}�*{~�*{~�*{~�*{��

T%��*{|}*{|�*{|�*{~�*{��

UUnidades absolutas, 137Unidades relativas, 137

ZZonas de producción, 28, 37, 91

�� 179

�� 180

Atlas de Biomasa Residual Colombia

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