BIOMASA UNA ENERGI A ALTERNATIVA AL

MUNDO DE HOY

Todo eclogo empeado en estimar la biomasa de un bosque se enfrenta,

tarde o temprano, con un problema. Deber incluir tambin la madera, y

quizs incluso la hojarasca y el mantillo? Una gran proporcin de la madera

no se puede calificar de materia viva, pero es importante como elemento de

estructura y de transporte, y la materia orgnica del suelo es tambin un

factor de estructura

2014

1

Panam, Repblica de Panam

Ministerio de Educacin

Universidad Tecnolgica de Panam

Facultad de Ing. Mecnica

Lic. En Ing. Mecnica

Plantas de Potencia

Energas alternativas Renovables Biomasa

Integrantes:

vila, Amada 8 836 366 1-IM-241 Garca De Paredes, Juan 8 796 2341 1-IM-241

Prado, Oscar 8 842 640 1-IM-241 Quirs, Alex 8 865 693 1-IM-241

Profesor:

Ing. Medina Gonzlez, Ivn Javier

Fecha de entrega:

19 de noviembre de 2014

II Semestre

2

Tabla de contenido

Contenido

Introduccin .......................................................................................... 3

Qu es Biomasa? ................................................................................. 4

Cmo se origina? .......................................................................... 5 - 6

Biomasa, Cmo se clasifica? ........................................................ 7 - 9

Biomasa en el mundo .................................................................. 10 - 11

Fuentes de extraccin ......................................................................... 12

Por qu escoger la Biomasa, como un tipo de energa alternativa, en

el mundo de hoy ....................................................................... 13 - 14

Tecnologas, Innovacin en la Biomasa ..................................... 15 - 18

Biomasa en Panam ............................................................................ 19

Residuos humanos, fuentes de Biomasa a nivel mundial ........... 20 - 21

Conclusin .......................................................................................... 22

Bibliografa ......................................................................................... 23

3

Introduccin

Como bien es de saber, en la actualidad, el petrleo ha pasado de ser el principal y

ms abundante recurso para la produccin de energa elctrica y por ende motor de la

industria, a ser un recurso en peligro de extincin y con aos contados para su escasez, lo

cual ha levantado gran preocupacin entre los responsables de este campo y dese luego los

involucrados en esta rea desde el punto de vista comercial. Sin embargo no es este el nico

motivo que puesto en alerta a los entes encargados de la industria energtica, pues de la

mano a esta situacin se presentan todos los riesgos y daos ambientales que han

provocado este tipo de actividades, detalle que no es nuevo, ms no fue hasta hace unos

cuantos aos cuando se decidi tomar en serio al medio ambiente, en vista de las notables

afectaciones a nivel global. Otro aspecto importante dentro de toda esta situacin es el

golpe a la economa por parte de la industria petrolera, ya que al presentar los primeros

indicios de su escasez, los precios del mercado por parte de los principales proveedores del

mismo aumentara desmesuradamente, afectando desde luego en vas mayores al sector

consumidor, ya que los suplidores, al tener que comprar este a un mayor precio a los

proveedores principales, tendran que de alguna manera poder ver las retribuciones de sus

gastos, impactando directamente sobre los consumidores, pues es un servicio del cual no se

puede prescindir.

En base a esta problemtica de carcter mundial, los principales productores del

mundo han empezado, desde ha hace un par de dcadas, a trabajar en la bsqueda de

nuevas soluciones y alternativas que puedan combatir esa marcad dependencia al petrleo y

que a su vez se pueda tener un mayor control sobre las repercusiones que pudiesen

generarse al medio ambiente de caras a tal recurso. Bsqueda que ha producido muy

buenos avances, como lo son el caso muy general de las llamadas formas de energa

alternativas o energas verdes, que no son ms que tipos de generacin de energa en la que

se obtiene la misma en base a materia prima de tipo renovable, como para el caso lo aplican

las energas de tipo: elicas, hidrulica, solar, entre otras y de ellas la que nos implica a

nosotros en este escrito, la BIOMASA, un tipo de energa bastante nuevo, pero que se

pronostica como una de las alternativas ms prcticas y que ya est en uso en muchas

regiones del mundo. Si bien es cierto como cualquier otra tecnologa, trae consigo unas que

otras desventajas, ms su utilidad, eficiencia y productividad dentro de un mbito

competitivo la convierten en una alternativa bastante viable e interesante a considerar para

el sector energtico mundial y el mercado que lo envuelve.

Lo ms seguro es que usted, como lector, en muchas ocasiones, novato en el tema,

desconozca muchos aspectos y terminologas sobre la energa de BIOMASA, pues no tiene

porque preocupase, ya que a lo largo del documento se sintetiza de manera veraz,

interactiva e innovadora todo lo que usted debiese conocer sobre este tipo de energa, a

modo de concientizar, a la sociedad, y no solo al involucrado en los trminos comerciales y

productivos, sino tambin a un pblico general sobre la importancia de las energas

alternativas o verdes en el mundo de hoy, y como la BIOMASA, en particular podra ser

esa solucin que tanto usted como muchos buscan para contrarrestar esa dependencia en el

petrleo y sus derivados.

4

Qu es Biomasa?

La energa de biomasa o bioenerga, como tambin se le conoce, no es ms que un

tipo de energa renovable, la cual procede del aprovechamiento de la materia orgnica e

industrial formada en algn proceso biolgico o mecnico, por lo general es sacada de los

residuos de las sustancias que constituyen los seres vivos (plantas, ser humano, animales,

entre otros), o sus restos y residuos. Este tipo de energa puede ser aprovechada de

directamente, es decir, por combustin o por transformacin en otras sustancias que pueden

ser aprovechadas ms tarde como combustibles o alimentos.

Es importante saber que no se considera como energa de biomasa, aunque podra

incluirse ese un sentido amplio, la energa contenida en los alimentos suministrados a

animales y personas, la cual es convertida en energa en estos organismos en un porcentaje

elevado, mediante el proceso de la respiracin celular.

Desde un sentido estricto podemos decir que la biomasa es un sinnimo de

biocarburantes, los cuales son combustibles derivados de fuentes biolgicas. Tambin la

biomasa, representa el material biolgico utilizado como biocombustible.

Biomasa

Fig. # 1: Fuentes de la energa de biomasa

5

Cmo se origina la Biomasa?

Una parte de la energa que llega a la Tierra procedente del Sol es absorbida por las

plantas, a travs de la fotosntesis, una vez es absorbida es convertida en materia orgnica

con un mayor contenido energtico que las sustancias minerales. De este modo, cada ao se

producen 2x1011 toneladas de materia orgnica seca, con un contenido de energa equivalente a 68000 millones de tep (toneladas equivalentes de petrleo), que equivale

aproximadamente a cinco veces la demanda energtica mundial. Sin embargo, debido a su

enorme dispersin hace que slo se aproveche una mnima parte de la misma. Entre las

formas de biomasa ms destacables por su aprovechamiento energtico destacan los

combustibles energticos (caa de azcar, remolacha, etc.) y los residuos (agrcolas,

forestales, ganaderos, urbanos, lodos de depuradora y computadoras, plantas, etc.). La

siguiente figura nos ilustrar ms este proceso:

Adems de obtener energa de los materiales orgnicos procesados, podemos

tambin producir combustibles capaces de producir energa, estos derivados de la materia

agrcola, que para el caso seran agrocarburantes. Estos son obtenidos mediante distintos

procesos, que incluyen:

Uso directo: La biomasa empleada sufre solo transformaciones fsicas antes de su combustin, como es el caso de la madera o la paja; aunque se puede tratar de

residuos de otros usos: poda de rboles, restos de carpintera, etc.

Fermentacin alcohlica: Se trata del mismo proceso utilizado para producir bebidas alcohlicas. Este consta de una fermentacin anaerobia liderada por

levaduras en las que una mezcla de azcares y agua (mostro) se transforma en una

mezcla de alcohol y agua con emisin de dixido de carbono. Ahora bien, si lo que

se desea es obtener etanol es necesario un proceso de destilacin en el que se

elimine el agua de la mezcla.

Fig. # 2: Proceso de obtencin de la energa de Biomasa

6

Al tratarse de etanol como combustible no puede emplearse aqu el mtodo

tradicional de destilacin en alambique, pues se perdera ms energa que la

obtenida. Cuando se parte de una materia prima seca (cereales) es necesario

producir primero un mosto azucarado mediante distintos procesos de triturado,

hidrlisis cida y separacin de mezclas.

Transformacin de cidos grasos: Aceites vegetales y grasas animales pueden transformarse en una mezcla de hidrocarburos similar al disel a travs de un

complejo proceso de esterificacin, eliminacin de agua, transesterificacin, y

destilacin con metanol, al final del cual se obtiene tambin glicerina y jabn.

Descomposicin anaerbica: nuevamente se trata de un proceso liderado por bacterias especficas que permite obtener metano en forma de biogs a partir de

residuos orgnicos, fundamentalmente excrementos animales. A la vez se obtiene

como un subproducto abono para suelos.

Fig. # 3: Proceso de obtencin de

agrocarburantes, e en este caso bio-etanol

Fig. # 4: Proceso completo de generacin

elctrica con Biomasa, desde la obtencin de

bio-combustible hasta su uso para generar.

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Biomasa, cmo se clasifica?

La biomasa es un tipo de energa que por su amplia diversidad de derivados, de los

que se puede obtener, puede ser clasificada en base a tres tipos esenciales, uno desde un

punto de vista ms limitado, otro un poco ms amplio y el tercero desde un contexto

estructural. El primero vamos a verlo, por su sencillez, de una manera un tanto ms

didctica, por medio del siguiente esquema, mientras que la segunda y tercera clasificacin,

por su amplio contenido, sern detallados ms a fondo, incluidas sus definiciones y criterios

principales.

Segn la sustancia de procedencia empleadas:

Segn la sustancia de procedencia

Biomasa Vegetal

Plantas en general

(Flora y vegetacin)

+ Troncos

+ Tallos

+ Frutos

+ residuos vegetales...

Biomasa Animal

Sustancias de origen animal

(Fauna)

+ Grasas

+ Restos

+ Excrementos...

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Segn el tipo de material empleado como fuente de energa:

Biomasa de tipo Natural Biomasa de tipo Residual

Es aquella que abarca los bosques, rboles,

matorrales, plantas de cultivo, etc. Un buen

ejemplo son las explotaciones forestales, en

las que se producen una serie de residuos o

subproductos, con un alto poder energtico,

que no sirven para la fabricacin de muebles

ni papel, como son las hojas y ramas

pequeas, y que por tanto se pueden

aprovechar como fuente energtica de

biomasa. De la misma manera, se pueden

utilizar como combustible los restos de las

industrias de transformacin de la madera,

como los aserraderos, carpinteras o fbricas

de mueble y otros materiales ms.

Los cultivos energticos son otra forma de biomasa consistente en cultivos o

plantaciones que se hacen con fines

exclusivamente energticos, es decir, para

aprovechar su contenido de energa. Entre

este tipo de cultivos tenemos, por ejemplo,

rboles como los chopos u otras plantas

especficas.

Es aquella que corresponde a los residuos de

paja, aserrn, estircol, residuos de mataderos,

basuras urbanas, etc. Su aprovechamiento

energtico, supone la obtencin de energa a

partir de los residuos de madera y los residuos

agrcolas (paja, cscaras, huesos...), las

basuras urbanas, los residuos ganaderos,

como purines o estircoles, los lodos de

depuradora, entre otros.

Los residuos ganaderos, por otro lado, al igual

que los agrcolas tambin son una fuente de

energa. Los purines y estircoles de las

granjas de vacas y cerdos pueden valorizarse

energticamente por ejemplo, aprovechando

el gas (o biogs) que se produce a partir de

ellos, para producir calor y electricidad. Y de

la misma forma puede aprovecharse la energa

de las basuras urbanas, porque tambin

producen un gas o biogas como combustible,

al fermentar los residuos orgnicos,

procedentes de estos, produciendo

electricidad y calor.

Fig. # 5: Proceso de obtencin de energa por

biomasa por medio de fuentes tipo natural.

Fig. # 6: Tipos de biomasa residual

considerados en la industria

Composicin de H2O

Biomasa

Hmeda

Humedad mayor al 60%

Procesos Fsicos

+ Secado Compac

+ Trociado

+ Prens Mecnico

Procesos Bioqumicos

Fermentacin Anaerobica

+ Metano (Biogas)

Fermentacin Alcoholica

+ Etanol

Procesos Biolgicos

Digestin Bacteriana

Biomasa Seca

Humedad menor al 60%

Procesos Termoqumicos

Liquefaccin Combustin

+ Calor

+ Electricidad

+ Vapor de H2O

Pirlisis

+ Electricidad

+ Metanol

Gasificacin

+ Combustibles diversos

Segn la porcin de agua contenida en las sustancias que originan la biomasa:

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La Biomasa en el Mundo

En todo el mundo, el combustible de biomasa, principalmente los productos

derivados de la madera, se agrega en plantas de energa elctrica de combustin de carbn.

Este proceso se denomina co-combustin porque utiliza dos combustibles en lugar de uno.

El proceso funciona con todos los diferentes tipos de calderas de carbn. Las calderas

necesitan algunos ajustes menores para obtener los mejores resultados del combustible de

biomasa. El proceso ms eficiente aade combustible de biomasa despus de que se

pulveriza el carbn.

En 2005, los pases de la Unin Europea usaban biomasa para producir casi el 4%

de su suministro de energa. Finlandia y Suecia lideraban la lista, con un 16% a 20% del

suministro de energa proveniente de la biomasa. En Asia se estn desarrollando proyectos

para usar los residuos de biomasa a fin de reemplazar la madera, que an se emplea en

varios lugares. Tambin se estn llevando a cabo proyectos de combustible de biomasa en

frica.

En 2002, los Estados Unidos contaba con una capacidad de produccin de

combustible de biomasa de 9.733 megavatios. Gran parte de esta biomasa se quema junto

con el carbn para producir la carga bsica de energa; la energa fija que genera la planta.

(La carga pico es la energa que se necesita para satisfacer altas demandas, como por

ejemplo la requerida durante una ola de calor). La biomasa suministra ms del 3% de la

energa total de los Estados Unidos. El combustible de biomasa super a la energa

hidroelctrica como fuente principal de combustible renovable en ese pas.

En Hartmanice, localidad de la Repblica Checa, los residuos de madera

reemplazaron al carbn como combustible en un proyecto de calefaccin central.

A menudo, se usa el combustible de biomasa en la industria que lo genera. Por ejemplo, la

industria de productos forestales quema sus propios residuos de madera para generar el

vapor y la electricidad que hacen funcionar a sus plantas. Entre estos residuos se encuentran

el aserrn, las ramas no usadas y las astillas de madera. En realidad, la industria de

productos forestales genera ms de la mitad de su propia electricidad usando sus propios

desperdicios. La industria del papel y la pulpa hace lo mismo para suministrar energa a las

papeleras.

Otro uso importante de la biomasa consiste en la produccin de biocombustibles. De

la fermentacin del cultivo de almidn y azcar se obtiene el alcohol etlico, conocido

como etanol. La mayora de los vehculos de Brasil funcionan con etanol y no con gasolina.

La conversin a etanol comenz a mediados de la dcada de 1970, cuando los precios de la

gasolina subieron vertiginosamente por primera vez. Los lderes brasileros decidieron

eliminar la dependencia del petrleo de ese pas. La industria del etanol creci lentamente

con los aos. Brasil cultiva la caa de azcar, la fermenta y la procesa para obtener el

etanol. Se exige que los automviles brasileros sean vehculos de "combustible flexible", es

decir, deben tener la capacidad de usar tanto etanol como gasolina. Los consumidores

eligen cul usar cuando van al surtidor, donde pueden ver el precio de cada uno.

10

11

Otros pases de a poco siguen el ejemplo de Brasil. China y los pases de la Unin

Europea estn incrementando la produccin de etanol. En los Estados Unidos se produjeron

12,9 mil millones de litros (3,4 mil millones de galones) de etanol en 2004, casi el doble

que en 2002. El etanol producido se agrega a la gasolina para aumentar el octanaje y

reducir las emisiones. En ese pas, el etanol se obtiene del maz. Sin embargo, es una fuente

de etanol mucho menos eficiente que la caa de azcar o la remolacha azucarera, ya que

produce menor cantidad de etanol por acre si se la compara con las otras dos.

Refinera de etanol de Brasil. En Brasil los automviles pueden usar etanol o

gasolina.

En los Estados Unidos se puede usar un csped denominado pasto aguja como alternativa

del maz para producir etanol. Originario de las planicies de Amrica del Norte, el pasto

aguja es una fuente de etanol mucho ms eficiente que el maz. El uso de este cultivo an

est en etapa de prueba.

En las flotas de autobuses urbanos de los Estados Unidos, se est probando una

mezcla de disel y etanol llamada E-disel. A medida que suban los precios de la gasolina

continuar aumentando el inters por los vehculos a etanol.

El uso del biocombustible biodisel est creciendo con rapidez en Europa. El

biodisel se forma cuando el aceite vegetal pasa por un proceso llamado transesterificacin.

La grasa animal y la grasa de restaurantes tambin se pueden transformar en biodisel. Este

biocombustible puede reemplazar completamente al combustible disel o puede usarse en

una mezcla compuesta por 80% de disel y 20% de biodisel. En 2005, los pases europeos

produjeron ms de 3 millones de toneladas mtricas de biodisel. Alemania es, lejos, el

usuario y productor ms importante. En el mbito mundial, se estn lanzando programas

que promueven el uso del biodisel.

Fig. # 7: Tipos de biocombustibles

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Fuentes de Extraccin

Bosques: La nica biomasa explotada actualmente para fines energticos es la de los

bosques. No obstante, el recurso de la biomasa de los bosques para cubrir la demanda

energtica slo puede constituir una opcin razonable en pases donde la densidad

territorial de dicha demanda es muy baja, as como tambin la de la poblacin (Tercer

mundo). En Espaa (pas deficitario de madera) slo es razonable contemplar el

aprovechamiento energtico de la tala, de la limpieza de las explotaciones forestales (lea,

ramaje, follaje, etc.) y de los residuos de la industria de la madera.

Residuos agrcolas y deyecciones y camas de ganado: Estos constituyen otra fuente

importante de bioenerga, aunque no siempre sea razonable darles este tipo de utilidad. En

Espaa slo parece recomendable con ese fin el uso de la paja de los cereales en los casos

en que el retirarla del campo no afecte apreciablemente a la fertilidad del suelo, y de las

deyecciones y camas del ganado cuando no son utilizarlas sistemticamente como estircol

no perjudique las productividades agrcolas.

Cultivos energticos: Es muy discutida la conveniencia de los cultivos o

plantaciones con fines energticos, no slo por su rentabilidad, sino tambin por la

competencia que ejerceran con la produccin de alimentos y otros productos necesarios

(madera, etc.). Las dudas aumentan en el caso de las regiones templadas, donde la

asimilacin fotosinttica es inferior a la que se produce en zonas tropicales. As y todo, en

Espaa se ha estudiado de modo especial la posibilidad de ciertos cultivos energticos,

especialmente sorgo dulce y caa de azcar, en ciertas regiones de Andaluca, donde ya hay

tradicin en el cultivo de estas plantas de elevada asimilacin fotosinttica. No obstante, el

problema de la competencia entre los cultivos clsicos y los cultivos energticos no se

planteara en el caso de otro tipo de cultivo energtico: los cultivos acuticos. Una planta

acutica particularmente interesante desde el punto de vista energtico sera el Jacinto de

agua, que posee una de las productividades de biomasa ms elevadas del reino vegetal.

Podra recurrirse tambin a ciertas algas microscpicas, que tendran la ventaja de permitir

un cultivo continuo. As, el alga unicelular Botryococcus braunii, en relacin a su peso,

produce directamente importantes cantidades de hidrocarburos.

Fig. # 8: Fuentes de extraccin de Biomasa

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Por qu escoger la Biomasa, como un tipo

de energa alternativa, en el mundo de hoy?

Para determinar si es o no la Biomasa una alternativa viable, como un tipo de

energa limpia, en el mundo de hoy, podemos analizar su justificacin, propia de cada rea,

distinguiendo distintos puntos de vista, que suelen ser de carcter marcado en dicha

seleccin, como los siguientes:

Ambiental: Emisiones de CO2 (dixido de carbono). En general, el uso de biomasa o de sus

derivados puede considerarse neutro en trminos de emisiones netas si solo se emplea en

cantidades a lo sumo iguales a la produccin neta de biomasa del ecosistema que se

explota. Tal es el caso de los usos tradicionales (uso de los restos de poda como lea,

cocinas de bosta, etc.) si no se supera la capacidad de carga del territorio.

En los procesos industriales, puesto que resulta inevitable el uso de otras fuentes de

energa (en la construccin de la maquinaria, en el transporte de materiales y en algunos de

los procesos imprescindibles, como el empleo de maquinaria agrcola durante el cultivo de

materia prima), las emisiones producidas por esas fuentes se contabilizan como emisiones

netas. En procesos poco intensivos en energa pueden conseguirse combustibles con

emisiones netas significativamente menores que las de combustibles fsiles comparables.

Sin embargo, el uso de procesos inadecuados (como sera la destilacin con alambique

tradicional para la fabricacin de orujos) puede conducir a combustibles con mayores

emisiones.

Hay que analizar tambin si se producen otras emisiones de gases de efecto

invernadero. Por ejemplo, en la produccin de biogs, un escape accidental puede arruinar

completamente el balance cero de emisiones, puesto que el metano tiene un potencial 21

veces superior al dixido de carbono, segn el IPCC.

Tanto en el balance de emisiones como en el balance de energa til no debe olvidarse

la contabilidad de los inputs indirectos de energa, tal es el caso de la energa incorporada

en el agua dulce empleada. La importancia de estos inputs depende de cada proceso, en el

caso del biodiesel, por ejemplo, se estima un consumo de 20 kilogramos de agua por cada

kilogramo de combustible: dependiendo del contexto industrial la energa incorporada en el

agua podra ser superior a la del combustible obtenido.

Si la materia prima empleada procede de residuos, estos combustibles ayudan al

reciclaje. Pero siempre hay que considerar si la produccin de combustibles es el mejor uso

posible para un residuo concreto.

Si la materia prima empleada procede de cultivos, hay que considerar si ste es el mejor

uso posible del suelo frente a otras alternativas (cultivos alimentarios, reforestacin, etc.).

Esta consideracin depende sobre manera de las circunstancias concretas de cada territorio.

Algunos de estos combustibles (bioetanol, por ejemplo) no emiten contaminantes

sulfurados o nitrogenados y casi no liberan partculas slidas, pero otros s (por ejemplo, la

combustin directa de madera).

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Ventajas: Aunque para el aprovechamiento energtico de esta fuente renovable tengamos que

proceder a una combustin, y el resultado de la misma sea agua y CO2, la cantidad

de este gas causante del efecto invernadero, se puede considerar que es la misma

cantidad que fue captada por las plantas durante su crecimiento. Es decir, que no

supone un incremento de este gas a la atmsfera.

No emite contaminantes sulforados o nitrogenados, ni apenas partculas slidas.

Si se utilizan residuos de otras actividades como biomasa, esto se traduce en un reciclaje y disminucin de residuos.

Los cultivos energticos sustituirn a cultivos excedentarios en el mercado de alimentos. Eso puede ofrecer una nueva oportunidad al sector agrcola.

Permite la introduccin de cultivos de gran valor rotacional frente a monocultivos cerealistas.

Puede provocar un aumento econmico en el medio rural.

Disminuye la dependencia externa del abastecimiento de combustibles.

Desventajas: Quiz el mayor problema que pueden generar estos procesos es la utilizacin de

cultivos de vegetales comestibles (sirva como ejemplo el maz, muy adecuado para

estos usos), o el cambio de cultivo en tierras, hasta ese momento dedicadas a la

alimentacin, al cultivo de vegetales destinados a producir biocombustibles, que los

pases ricos pueden pagar, pero a costa de encarecer la dieta de los pases ms

pobres, aumentando el problema del hambre en el mundo.

Su incineracin puede resultar peligrosa y producir sustancias txicas. Por ello se deben utilizar filtros y realizar la combustin a temperaturas mayores a los 900 C.

No existen demasiados lugares idneos para su aprovechamiento ventajoso.

Al subir los precios se financia la tala de bosques nativos que sern reemplazados por cultivos de productos con destino a biocombustible.

Sin embargo, en este momento los combustibles fsiles an desempean un papel

fundamental en la ecuacin de la biomasa. Se utilizan en todas las etapas de la produccin

de biomasa: crecimiento,

cultivo, embarque y

procesamiento de la planta. La

biomasa no ser verdaderamente

carbono neutral hasta que todas

las fases del proceso no usen

combustible renovable. Nadie

sabe cundo suceder. Mientras

tanto, el combustible de biomasa

sigue siendo un paso adelante en

la reduccin de las emisiones de

CO2 porque si se usa biomasa,

en promedio, se libera menos

CO 2 en la atmsfera.

Fig. # 9: Porcentaje de biomasa utilizada

15

Tecnologas, Innovacin en la Biomasa.

Calderas Para Biomasa

Las calderas para biomasa pueden ser de varios tipos:

Calderas convencionales adaptadas a biomasa: son caldera antiguas de carbn adaptadas para poder ser utilizadas con biomasa o calderas de gasleo con un

quemador de pellets. Aunque resultan baratas, su eficiencia es reducida, situndose

en torno al 75-85%. Suelen ser semi-automticas pues al no estar diseadas

especficamente para biomasa, no disponen de los medios apropiados para su

correcto mantenimiento y limpieza.

Calderas Estndar de Biomasa: tienen un alto rendimiento y suelen utilizar nicamente pellet. Suelen tener sistemas automticos de limpiado y de suministro.

Calderas Mixtas: Admiten varios tipos de combustibles de biomasa como pellet y astillas cambiando de uno a otro de forma muy rpida y eficiente.

Calderas de condensacin: Utilizan un intercambiador para calentar agua con el calor procedente de la quema de pellet. Pequeas, automticas y para uso exclusivo

de pellets, estas calderas recuperan el calor latente de condensacin contenido en el

combustible bajando progresivamente la temperatura de los gases hasta que se

condensa el vapor de agua en el intercambiador. Mediante esta tecnologa, el

ahorro de combustible es del 15 % respecto a una combustin tradicional.

Trigeneracin

La tecnologa de trigeneracin con biomasa consiste en, a partir de una energa

primaria, en este caso biomasa, producir tres efectos tiles: electricidad, calor y fro. Este

concepto deriva de los ya conocidos sistemas de cogeneracin o produccin conjunta de

calor y electricidad, una tecnologa de sobra probada y fiable utilizada principalmente en

grandes centrales y entornos industriales.

Funcionamiento:

De una forma sencilla podramos explicar el funcionamiento del sistema de la

siguiente manera:

La caldera se alimenta con biomasa, produciendo energa trmica. Parte de esta

energa trmica se emplea para generar vapor de agua. Este vapor generado se introduce en

una turbina para generar electricidad. Posteriormente este vapor de agua pasa a un

condensador. El calor generado en la condensacin se utiliza como fuente de energa para

un sistema de generacin de fro como podra ser un sistema de absorcin.

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Componentes del Sistema:

Los componentes del sistema varan principalmente del tipo generadores de energa

til a emplear:

Parque de recepcin, almacenamiento y tratamiento de Biomasa.

Sistema de combustin de Biomasa.

Sistemas de generacin de energa elctrica: Existen diferentes sistemas para la generacin de energa elctrica (turbina de gas, pilas de combustible, ciclos

combinados) siendo los ms utilizados: Motor Stirling, los motores Stirling son mquinas trmicas reversibles, de ciclo cerrado y combustin externa. General

energa mecnica absorbiendo calor de una fuente externa. Como cualquier otro ciclo

termodinmico, es necesario disipar parte de este calor absorbido el cual se utilizar

para la generacin de fro.

Fig. # 10: Gestin de la Biomasa en procesos industriales

Fig. # 11: Caractersticas de Biomasa en Trigeneracin

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Ciclo Rankine de vapor

Parte de la energa trmica generada en la combustin de la biomasa se utiliza para

generar vapor. Este vapor se introduce en una turbina para generar electricidad.

Posteriormente ese vapor condensa y de nuevo el lquido condensado vuelve a la

caldera para comenzar de nuevo el ciclo.

Fig. # 12: Ciclo Stirling en Biomasa

Fig. # 13: Ciclo Rankine

utilizado en Biomasa.

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Perspectivas Actualmente la tecnologa de cogeneracin (produccin de calor y electricidad)

con biomasa se encuentra ya implementada en diferentes sectores. Este desarrollo ha

venido asociado principalmente a las industrias agrcola, forestal y papelera y a la biomasa

generada por dichas industrias en sus operaciones. De hecho el 48% del total de energa

elctrica generada con biomasa se produce con cogeneracin (dato de la Asociacin

Espaola de Cogeneracin (AcogeN)). El perodo comprendido entre los aos 2005 y

2009, ha supuesto en Espaa una poca de transicin y de sentar las bases para impulsar el

despegue del sector de la biomasa. Sin embargo, en este perodo han sido mayores las

expectativas de desarrollo que los resultados alcanzados.

Sin embargo las instalaciones de trigeneracin, y especialmente las de

microgeneracin (destinadas al sector terciario y PYMES) estn en vas de desarrollo. Es en

este mbito donde aparecen oportunidades de investigacin y desarrollo, donde todava

existen aspectos de mejora que garanticen la funcionalidad y viabilidad de la instalacin.

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Biomasa en Panam

En la actualidad la generacin de energa elctrica a partir de biomasa es en los

ingenios de caa de azcar, los que se dedican a la produccin de azcar, alcohol y melaza.

Los mismos se ubican en la Zona Central y Occidente del Pas. En total son cinco ingenios,

tres privados y dos estatales.

Intereses para generar Electricidad a partir de la Biomasa:

El Plan de Accin Forestal de Panam de 1990 contempla lo siguiente:

Generacin de electricidad a base de madera en Jaque en la provincia de Darin a travs de un Proyecto Piloto.

Reforestacin con especies de rpido crecimiento de alto poder calrico.

Como poltica o estrategia para lograr los objetivos propuestos, se definen las

siguientes:

Coordinacin institucional e intercambio de informacin entre los Organismos Nacionales e Internacionales.

Organizar, en el INRENARE, MIDA, IRHE y MIPPE, Unidades Ejecutoras de programas que promuevan la reforestacin para fines energticos.

Orientacin de la reforestacin social, con miras a que un 20% de los pequeos agricultores incorporen rboles de rpido crecimiento y de usos mltiples en sus

sistemas de produccin.

Diseo de un programa de extensin para promover el uso eficiente de la lea y de los combustible derivados.

Proyecciones Futuras:

Establecimiento de plantaciones con fines energticos.

Es importante ver las posibilidades de establecer otros proyectos en reas crticas.

Capacitacin de tcnicos nacionales en los aspectos tecnolgicos dendroenergticos y en el establecimiento de proyectos. Buscar mecanismos

para establecer intercambio de informacin y experiencias a travs de visitas a

los proyectos exitosos establecidos en otros pases.

En los aspectos econmicos y sociales estos proyectos son de vital importancia no slo para el aprovechamiento de la materia prima del bosque natural.

Tambin se estara aprovechando los productos obtenidos en el manejo de las

plantaciones, raleo y corta final y que no son procesados, y la utilizacin de

sub-productos desecho de las industria de la madera.

Es muy importante la implementacin de estos sistemas de generacin de energa elctrica para favorecer y mejorar la calidad de vida de los habitantes de

las comunidades rurales con poca oportunidad de ser beneficiados de otros

sistemas elctricos, para que esto se logre se necesita apoyo tecnolgico,

financiero y cooperacin de Organismos Internacionales.

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Residuos humanos, fuentes de Biomasa a

nivel mundial

Noruega: Residuos como fuente de energa renovable En Oslo, la capital noruega, la basura se ha convertido en la fuente energtica de

preferencia. En la planta Klemtsrud, abierta desde 1986, un gran saln de concreto acumula

decenas de miles de toneladas de bolsas de basura. Una gran gra mueve aproximadamente

una tonelada de un lado de la sala al otro; donde la basura que botan millones de hogares

europeos se convierte en calefaccin y electricidad para Oslo.

La basura se preclasifica en los hogares con bolsas de colores. Todo lo que se puede

reciclar se supone que ha sido sacado pero aun as se amontonan hasta 300,000 toneladas de

basura anual. En promedio, cuatro toneladas de basura tiene el mismo poder calorfico que

una tonelada de aceite combustible. Esa energa es suficiente para la calefaccin de un

tpico hogar en Noruega por medio ao.

El proceso es bastante simple; la basura se incinera hasta 850 C y esto mueve una

turbina de vapor para producir electricidad. Alrededor de 840 GWh de energa es

recuperada para calefaccin y 160 GWh como electricidad. A capacidad mxima la planta

provee suficiente calefaccin y electricidad para todas las escuelas en Oslo y calefaccin

para 56,000 hogares.

Fig. # 14: Basura que se recicla y procesa para la

generacin de energa (Biomasa).

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EEUU: El dilema econmico En los EEUU existen 86 plantas para combustin municipal de residuos slidos con

recuperacin de energa. Las 86 plantas tienen la capacidad para producir 2,720 MW de

potencia procesando 28 millones de toneladas de residuo al ao. De la incineracin se

genera una gran cantidad de ceniza (aproximadamente de 5 al 15% del volumen de la

basura inicial) que es enviada a grandes vertederos diseados para evitar la contaminacin

de las aguas subterrneas.

Tpicamente una de estas plantas requiere de una inversin cerca de $100 millones

de dlares solamente para su construccin; las ms grandes pueden requerir del doble o del

triple. Varios aos se necesitan para recuperar la inversin. Los beneficios al largo plazo,

sin embargo, van ms all de los financieros. S, la mayora de las plantas de recuperacin

de energa a partir de los residuos en los EEUU, son inversiones econmicamente

saludables pero adems es una solucin ambiental al problema de la disposicin de basura.

Adems de producir y vender energa renovable tambin reducen el volumen de basura al

10%; despus de la incineracin se vende lo que se recupera de metal que no es consumido

por el fuego; pero tal vez lo ms importante es que se evitan los grandes vertederos de

basura que de otra forma se pueden usar para la agricultura, las residencias o para

preservacin natural.

Singapur: Reciclando las aguas negras La Universidad Tecnolgica de Nanyang en Singapur est trabajando en un nuevo

inodoro que convierte los desechos humanos en electricidad y fertilizante y que tambin

reducen la cantidad de agua necesaria para tirar de la cadena en un 90%. Un tpico inodoro

de estos instalado en un espacio pblico puede ahorrar 160,000 litros de agua al ao.

El inodoro que tira de la cadena en vaco similar al de los aviones tampoco mezcla

los desechos slidos con los lquidos. Al separar los desechos lquidos de los slidos se

ahorra dinero ya que el costo de recuperacin de energa de las aguas negras mixtas

consume mucha energa y no es econmico.

La meta es convertir todo el desecho

humano en un recurso. El desecho lquido se ir a

una planta de procesamiento donde los

componentes como el nitrgeno, el fsforo y el

potasio sern utilizados como fertilizante.

Igualmente el desecho slido se ir a un

biorreactor donde ser digerido para liberar

biogs. Los desechos orgnicos tambin irn al

biorreactor. Las aguas grises de lavandera, de la

ducha y la cocina entraran al sistema de

acueductos sin necesidad de un tratamiento

complejo.

Fig. # 15: Reciclado de aguas residuales

como fuente de Biomasa.

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Conclusin

La biomasa puede proporcionarnos grandes beneficios, reduciendo las emisiones de gases de efecto invernadero. La quema de biomasa libera la misma cantidad de dixido de

carbono que la quema de combustibles fsiles. Pero, en la biomasa las emisiones de dixido

de carbono quedan compensadas, en gran parte por el dixido de carbono capturado por el

crecimiento de las plantas. Haciendo uso de la energa de la biomasa se reduce la

dependencia del petrleo extranjero, porque los biocombustibles son el nico combustible

lquido renovable disponible.

Esta energa es la nica de las renovables que puede utilizarse tanto para la

produccin de biocombustibles (bioetanol, biodiesel) como para la produccin de

electricidad (en centrales trmicas que la utilicen en sustitucin del carbn o gas natural

como fuente de energa).

La Biomasa ser una importante fuente de energa para el prximo siglo. Sin

embargo esta presenta tanto ventajas como desventajas para nuestro medio ambiente,

siendo primordial que el uso de este tipo de energa sea utilizado con conciencia para evitar

posibles daos a nuestro medio ambiente; as como tambin es una energa estable que ser

una realidad en nuestro pas, como lo es en otras partes del mundo, esta presenta variadas

ventajas entre las cuales cabe destacar que es una energa natural donde su contaminacin

es mucho ms reducida que la de los combustibles fsiles siendo una gran opcin de

energa a usarse en un futuro prximo.

La energa es reconocidamente el eslabn comn que conecta y activa todos los elementos de la cadena productiva alimentaria y la biomasa representa en este contexto un

vector privilegiado, con roles simultneos y complementarios (Energizacin y

seguridad alimentaria, G.Best).

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Bibliografa

Ciudad de Oslo. (2013). Energa Verde de Residuos. Oslo: Agencia de Energa-

Basura.

Kok, L. (26 de June de 2012). NTU's new loo turns poo into power. Nanyang, Singapur: Nanyang Technological University.

Crawford, S. (2012). Waste-to-Energy Facilities Provide Significant Economic Benefits. The Solid Waste Association of North America (SWANA).

Infografa

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Management. Recuperado el 16 de Noviembre de 2014, de Environmental

Protection Agency:

http://www.epa.gov/solidwaste/nonhaz/municipal/wte/basic.htm

http://es.wikipedia.org/wiki/Biomasa

http://es.wikipedia.org/wiki/Bioenerg%C3%ADa

http://www.appa.es/04biomasa/04que_es.php