INTRODUCCIÓN DE LA BIOMASA

¿QUE ÉS LA BIOMASA?

La biomasa es el resultado del proceso de tranformacion que sufre la materia orgánica de origen vegetal o animal. Por medio de este proceso, que puede hacerse de forma natural o artificial, se generan subproductos que no tienen valor en la cadena nutritiva o no sirven para la fabricacion de productos de mercado, pero pueden utilizarse como combustible.

  

En este blog, hablaremos de:  

1. Origen de la biomasa
2. Fuentes de obtencion.
3. Clasificacion de la biomasa.
4. Procesos de conversion de la biomasa en enrgia.
5. Ventajas e inconvenientes.

ORIGEN DE LA BIOMASA

La biomasa ha sido el primer combustible empleado por el hombre y el principal hasta la revolución industrial. Se utilizaba para cocinar, para calentar el hogar, para hacer cerámica y, posteriormente, para producir metales y para alimentar las máquinas de vapor. Fueron precisamente estos nuevos usos, que progresivamente requerían mayor cantidad de energía en un espacio cada vez más reducido, los que promocionaron el uso del carbón como combustible sustitutivo, a mediados del siglo XVIII.

Desde ese momento se empezaron a utilizar otras fuentes energéticas más intensivas (con un mayor poder calorífico), y el uso de la biomasa fue bajando hasta mínimos históricos que coincidieron con el uso masivo de los derivados del petróleo y con unos precios bajos de estos productos.

A pesar de ello, la biomasa aún continúa jugando un papel destacado como fuente energética en diferentes aplicaciones industriales y domésticas. Por otro lado, el carácter renovable y no contaminante que tiene y el papel que puede jugar en el momento de generar empleo y activar la economía de algunas zonas rurales, hacen que la biomasa sea considerada una clara opción de futuro.

FUENTES DE OBTENCION DE BIOMASA

Las fuentes de obtención de biomasa, más sobresalientes, son las siguientes:

• RESIDUOS FORESTALES: proceden de las intervenciones del hombre sobre los montes (podas, rozas, limpiezas, rareos)
  

  

                                                               

• RESIDUOS AGRICOLAS: pueden ser excedentes de paja de cereales, forrajes, residuos de podas de viñedos; o uno de los más usados, que es el hueso de las olivas.
  

  

  
  

• RESIDUOS GANADEROS: principalmente son los excrementos de animales de granja.

• RESIDUOS INDUSTRIALES: son los remanentes de procesos industriales, pueden ser muy diversos, desde palets de madera y serraduras, hasta restos de pescado.
  

  

  
  

• AGUAS RESIDUALES: en las depuradoras pueden concentrarse cantidades importantes de lodos y biogas, aprovechable para otros procesos.

• RESIDUOS SOLIDOS URBANOS (RSU): En la provincia de A Coruña tenemos dos ejemplos de como se aprovecha este combustible, uno en la planta que SOGAMA tiene en Cerceda, y otro en la planta de RSU de Nostián, en A Coruña.
  

  

  
  

• CULTIVOS ENERGETICOS: son plantas cultivadas con el objeto de ser aprovechadas como biomasa transformable en biocombustible. Los más utilizados son la caña de azucar, algunos cereales (avena, trigo, cebada, maíz), el cardo, la remolacha de azucar, girasol, etc.
  

  

  
  

CLASIFICACIÓN DE LA BIOMASA

Existen diferentes tipos de biomasa que pueden ser utilizados como recurso energético. La clasificación más aceptada, divide la biomasa en: biomasa natural, residual seca y húmeda.

• BIOMASA NATURAL: Es la que se produce en la naturaleza sin ninguna intervención humana. El problema que presenta este tipo de biomasa es la necesaria gestión de la adquisición y transporte del recurso al lugar de utilización. Esto puede provocar que la explotación de esta biomasa sea inviable económicamente.

 
 

• BIOMASA RESIDUAL SECA: Aquella que puede obtenerse en forma natural con un tenor de humedad menor al 60%, como la leña, paja,etc. Este tipo se presta mejor a ser utilizada energéticamente mediante procesos TERMOQUÍMICOS O
  FISÍCOQUÍMICOS, que producen directamente energía térmica o productoe secundarios en la forma decombustibles sólidos, líquidos o gaseosos.

 

•  BIOMASA RESIDUAL HUMEDA: Se denomina así cuando el porcentaje de humedad supera el 60%, como por ejemplo en los restantes vegetales, residuos animales, vegetación acuática, etc. Resulta especialmente adecuada para su tratamiento mediante PROCESOS QUÍMICOS, o en algunos casos particulares, mediante simples PROCESOS FÍSICOS, obteniéndose combustibles líquidos y gaseosos.

PROCESOS DE CONVERSION DE LA BIOMASA EN ENERGIA

Existen diferentes métodos que transforman la biomasa en energía aprovechable. Los dos métodos más utilizados en este momento son los termoquímicos y los biológicos.

1. METODOS TERMOQUIMICOS

Estos métodos se basan en la utilización del calor como fuente de transformación de la biomasa. Están muy desarrollados para la biomasa seca, sobretodo para la paja y la madera. Se utilizan los procesos de:

• COMBUSTION: Si el proceso se lleva mediante la combustion de la biomasa, con aire abundante, se obtiene calor, que puede utilizarse para producir vapor que mueva una turbina, la qual arrastraria un alternador, que a su vez produciria electricidad. Cuando se utiliza biomasa seca, el rendimiento energetico oscila entre el 80% y el 85%. Si el grado de humedad es mayor al 50%, el rendimiento se encuentra entre el 65% y el 70%.

• GASIFICACIÓN: consiste en el calentamiento de biomasa forestal en un ambiente pobre en O2 para que se consuma sin arder, dando como resultado la transformación de la sustancia sólida en gas, llamado syngas (gas de síntesis), que es, a su vez una mezcla de gases. El syngas puede comprimirse y acondicionarse para utilizarse como combustible en la generación de electricidad en un motor generador. Los humos resultantes de esta combustión están a temperatura suficientemente caliente como para aprovecharse para calentar agua para climatización y ACS, de forma que el rendimiento es mayor que el que produciría la combustión directa de la biomasa sólida de la que provino y, por lo tanto, también la eficiencia del proceso. Además, se estima que un 80% de la biomasa original se convierte en gas, por lo que se genera una menor cantidad de inquemados y cenizas que en una combustión directa convencional de biomasa.

 

     2. METODOS BIOLOGICOS

En estos procesos, se transforma la biomasa en energia. Para ello seutilizan tipos de microorganismos que se encuentran en la propia biomasa o se añaden a ella. Los procesos son los siguientes:

• FERMENTACION ALCOHOLICA: en este proceso, con diferentes fases de fermentación se transforma el carbono acumulado en las plantas, en alcohol segun el tipo de biomasa; estos procesos tienen un consumo energético que puede no cumplir con los parámetros renovables. De esta manera se consiguen los biocarburantes tales como bioetanol o biodiesel.
• FERMENTACION ANAEROBIA: en este proceso, entran como parte activa, determinados microbios, que en ausencia de oxígeno generan gases como el metano y el dióxido de carbono. Este proceso se usa en las plantas de biodigestión de residuos urbanos, en las depuradoras de aguas residuales, y en la fermentación de residuos ganaderos.

VENTAJAS E INCONVENIENTES

VENTAJAS

Disminución de las emisiones de CO₂
Aunque para el aprovechamiento energético de esta fuente renovable tengamos que proceder a una combustión, 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 atmósfera.

No emite contaminantes sulforados o nitrogenados, ni apenas partículas sólidas.

Si se utilizan residuos de otras actividades como biomasa, esto se traduce en un reciclaje y disminución de residuos. Canaliza, por tanto, los excedentes agrícolas alimentarios, permitiendo el aprovechamiento de las tierras de retirada.

Los cultivos energéticos sustituirán a cultivos excedentarios en el mercado de alimentos. Eso puede ofrecer una nueva oportunidad al sector agrícola.

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

Puede provocar un aumento económico en el medio rural

 INCONVENIENTES

Tiene un mayor coste de producción frente a la energía que proviene de los combustibles fósiles.

Menor rendimiento energético de los combustibles derivados de la biomasa en comparación con los combustibles fósiles.

Producción estacional

La materia prima es de baja densidad energética lo que quiere decir que ocupa mucho volumen y por lo tanto puede tener problemas de transporte y almacenamiento.

Necesidad de acondicionamiento o transformación para su utilización.

SITUACION DE LA BIOMASA

En Europa, la biomasa contribuye solo con el 3,7% del total del suministro de energía primaria; sin embargo, juega un papel muy importante en algunos países europeos como Finlandia o Suecia por ejemplo, donde su contribución es alcanza el 20% y el 16% respectivamente de su consumo interior bruto. 

Actualmente, la UE consigue apenas el 4 por ciento de la energía a través de la biomasa, pero se estima que su uso podría duplicarse en 2010 (pasar de 69 tep en 2003 a 185 tep en 2010).

Entre las fuentes de energía renovables, en Europa la biomasa es la que tiene una mayor representación con un 65%.

En España, la comunidad autonoma que mas biomasa produce es Andalucia, seguida por Galicia y Castilla Y Leon.

RESIDUOS SOLIDOS URBANOS

Los residuos solidos urbanos (RSU) son aquellos desperdicios y restos solidos de naturaleza inerte, que son generados por la actividad domestica en los nucleos de población o sus zonas de influencia.

Los residuos producidos por los habitantes urbanos comprenden basura, muebles y electrodomésticos viejos, embalajes y desperdicios de la actividad comercial, restos del cuidado de los jardines, la limpieza de las calles, etc. El grupo más voluminoso es el de las basuras domésticas.

La basura suele estar compuesta por: 

• MATERIA ORGÁNICA - Son los restos procedentes de la limpieza o la preparación de los alimentos junto la comida que sobra. 
• PAPEL Y CARTÓN - Periódicos, revistas, publicidad, cajas y embalajes, etc.
• PLÁSTICOS - Botellas, bolsas, embalajes, platos, vasos y cubiertos desechables, etc.
• VIDRIO - Botellas, frascos diversos, vajilla rota, etc.
• METALES - Latas, botes, etc.
• OTROS

RECOGIDA DE RSU

Gestionar adecuadamente los RSU es uno de los mayores problemas de muchos municipios en la actualidad. El tratamiento moderno del tema incluye varias fases: 

• Recogida selectiva.- La utilización de contenedores que recogen separadamente el papel y el vidrio está cada vez más extendida y también se están poniendo otros contenedores para plásticos, metal, pilas, etc. En las comunidades más avanzadas en la gestión de los RSU en cada domicilio se recogen los distintos residuos en diferentes bolsas y se cuida especialmente este trabajo previo del ciudadano separando los diferentes tipos de basura. En esta fase hay que cuidar que no se produzcan roturas de las bolsas y contenedores, colocación indebida, derrame de basuras por las cales, etc. También se están diseñando camiones para la recogida y contenedores con sistemas que facilitan la comodidad y la higiene en este trabajo.

• Recogida general.- La bolsa general de basura, en aquellos sitios en donde no hay recogida selectiva, o la que contiene lo que no se ha puesto en los contenedores específicos, se deposita en contenedores o en puntos especiales de las calles y desde allí es transportada a los vertederos o a las plantas de selección y tratamiento.

• Plantas de selección. En los vertederos más avanzados, antes de tirar la basura general, pasa por una zona de selección en la que, en parte manualmente y en parte con máquinas se le retiran latas (con sistemas magnéticos), cosas voluminosas, etc.

• Reciclaje y recuperación de materiales.- Lo ideal sería recuperar y reutilizar la mayor parte de los RSU. Con el papel, telas, cartón se hace nueva pasta de papel, lo que evita talar nuevos árboles. Con el vidrio se puede fabricar nuevas botellas y envases sin necesidad de extraer más materias primas y, sobre todo, con mucho menor gasto de energía. Los plásticos se separan, porque algunos se pueden usar para fabricar nueva materia prima y otros para construir objetos diversos.

• Compostaje.- La materia orgánica fermentada forma el "compost" que se puede usar para abonar suelos, alimentar ganado, construir carreteras, obtener combustibles, etc. Para que se pueda utilizar sin problemas es fundamental que la materia orgánica no llegue contaminada con sustancias tóxicas. Por ejemplo, es muy frecuente que tenga exceso de metales tóxicos que hacen inútil al compost para usos biológicos al ser muy difícil y cara su eliminación.

• Vertido.- El procedimiento más usual, aunque no el mejor, de disponer de las basuras suele ser depositarlas en vertederos. Aunque se usen buenos sistemas de reciclaje o la incineración, al final siempre quedan restos que deben ser llevados a vertederos. Es esencial que los vertederos estén bien construidos y utilizados para minimizar su impacto negativo. Uno de los mayores riesgos es que contaminen las aguas subterráneas y para evitarlo se debe impermeabilizar bien el suelo del vertedero y evitar que las aguas de lluvias y otras salgan del vertedero sin tratamiento, arrastrando contaminantes al exterior. Otro riesgo está en los malos olores y la concentración de gases explosivos producidos al fermentar las basuras. Para evitar esto se colocan dispositivos de recogida de gases que luego se queman para producir energía. También hay que cuidar cubrir adecuadamente el vertedero, especialmente cuando termina su utilización , para disminuir los impactos visuales.

OBTENCION DE ENERGÍA

La incineración de residuos con aprovechamiento energético es un proceso muy utilizado en Europa. Esta tecnología consiste, fundamentalmente, en una combustión con generación de vapor y la posterior expansión de éste en una turbina convencional acoplada a un generador eléctrico.

Se trata, por tanto, de una combustión clásica, en la que la cámara de combustión está adaptada al tipo de combustible utilizado. Cada línea de incineración dispone de una alimentación individualizada,un horno-caldera productor de vapor y un sistema de tratamiento de gases.Así, por ejemplo: los hornos tipo parrilla se suelen utilizar para residuos sólidos urbanos con nula o escasa selección previa; los rotativos son más eficientes en el control de la combustión, pero tienen limitaciones de tamaño; y los hornos delecho fluidificado precisan combustibles procesados previamente con una granulometría homogénea.

El esquema de funcionamiento de una Central de Residuos Sólidos Urbanos (RSU) se resume a continuación (ver gráfico correspondiente).

Los residuos sólidos urbanos llegan a la central transportados,generalmente,por camiones, que vierten su contenido en el foso de basuras (1) para ser enviadas mediante una cinta transportadora a la planta de selección (2).

En la zona de selección, se separan los diferentes tipos de materiales que componen los residuos sólidos urbanos,seleccionando aquéllos que pueden tener utilidad por uno u otro motivo. Los materiales que pueden ser reciclados -–cristal, cartones, metal, plástico, pilas— se extraen y almacenan.La materia orgánica se lleva, tras pasar por un separador magnético (3) que retira los materiales férricos aún presentes,a unas playas de fermentación (4),en las que permanecerán uno o dos meses.En ellas, esta materia es aireada periódicamente para obtener un abono denominado “compost”.

Una vez que se ha separado aquello que se considera aprovechable, el resto se envía al depósito de rechazo (5) situado junto al horno (6),donde es quemado.

La combustión en el horno hace que el agua que circula por las tuberías de la caldera (7) se transforme en vapor a presión.

Enlace donde se explican los inconvenientes de la incineración: http://usarynotirar.blogspot.com.es/2010/11/la-incineracion-una-falsa-solucion.html