Biomasa

Biomasa Solarpedia

La Energía Biomasa es la fuente de energía renovable más antigua que ha utilizado la humanidad. Pero aunque digna de tenerse en cuenta, la misma posee algunos pros como contras que deben considerarse para mejorar su eficiencia en el futuro. En este artículo descubrirás las formas aprovechar esta particular fuente de energía junto con sus ventajas y desventajas.

¿Qué es la Energía de Biomasa?

La Energía de Biomasa, a veces conocida como bioenergía, es la energía proveniente de la materia orgánica de plantas y animales, y que ser aprovechable para producir electricidad o calor. Desde un punto de vista técnico, dado a que la biomasa se puede usar directamente como combustible (por ejemplo, por medio de leña o paja), se suelen utilizar los términos biomasa y biocombustible de forma indistinta. La mayoría de las veces, la palabra biomasa simplemente denota toda la materia prima biológica de la que está hecho el combustible. En cambio, la palabra biocombustible suele reservarse para los combustibles líquidos o gaseosos que se utilizan para el transporte.

Varias Biomasas

La composición de la biomasa, o sea, la materia orgánica, está conformada por restos de organismos vegetales y animales o por los desechos que estos organismos dejan en el medio ambiente. Esto puede ser plantas muertas, árboles, césped, hojas, cultivos, estiércol, basura y desechos animales. Toda esa materia orgánica puede ser una gran fuente de combustibles alternativos en comparación con los combustibles fósiles que son responsables del calentamiento global.

La biomasa es también parte integral del ciclo del carbono de la Tierra. El ciclo del carbono es el proceso mediante el cual el carbono se intercambia entre todas las capas de la Tierra: Incluyendo la atmósfera, la hidrosfera, la biosfera y la litosfera.

Ciclo del Carbono

Dicho ciclo del carbono puede adoptar muchas formas. El carbono, en forma de anhídrido carbónico, ayuda a regular la cantidad de luz solar que ingresa a la atmósfera terrestre. Desde la atmósfera dicho gas se intercambia a través de la fotosíntesis, la descomposición de materia muerta, la respiración y la actividad humana. 

El carbono que es absorbido por el suelo cuando un organismo se descompone, por ejemplo, puede reciclarse cuando una planta libera nutrientes basados ​​en carbono en la biosfera a través de la fotosíntesis. En las condiciones adecuadas, el organismo en descomposición puede convertirse en turba, carbón o petróleo antes de ser extraído mediante la actividad natural o humana.

¿La Biomasa es renovable o no renovable?

La biomasa  se considera una energía renovable porque contiene energía proviene del sol. Mediante el proceso de fotosíntesis, la clorofila presente en las plantas absorbe la energía del sol convirtiendo el dióxido de carbono presente en el aire y el agua del suelo en hidratos de carbono y oxígeno. Cuando estas plantas se queman, la misma energía se libera en el aire que capturaron del sol.

Quemando Leña

Entonces, cuando la materia orgánica se quema, esta vuelve a convertirse en dióxido de carbono y agua y liberan la energía solar capturada. De esta forma, podemos decir que la biomasa es una fuente de energía renovable porque siempre podemos producir más cultivos ya que estos aprovecharán el carbono de la atmósfera para crecer, y al mismo tiempo devolverán el carbono cuando se conviertan en residuos. Mientras se produzca biomasa, esta fuente de energía renovable perdurará en el tiempo indefinidamente. Los ejemplos de biomasa incluyen plantas, residuos de cultivos, astillas de madera, maíz y algunos tipos de basura.

La biomasa en sí misma contiene energía química. Entonces, cuando quema madera, que es un combustible de biomasa, la energía química del interior se libera en forma de calor. También se puede utilizar dicha energía para generar electricidad. El uso de biomasa como energía puede reducir el desperdicio y también puede ayudar a reducir el volumen de residuos en los vertederos. Ante la volatilidad de precios del combustible, la gente está tratando de recurrir a más biomasa y menos combustibles fósiles.

Gestión de Residuos

Se prevé que la producción de este tipo de energía verde continúe durante muchos años debido al suministro constante de residuos que emanan de las actividades de construcción y demolición, el cambio de la madera como material para la fabricación de papel y los residuos sólidos urbanos y domésticos.

¿Por qué la biomasa no contribuye al calentamiento global?

Al principio, puede parecer que la biomasa contribuye al aumento del calentamiento global debido a que su consumo por combustión genera emisiones. Pero, esto no es del todo así. Como ya se ha mencionado, las plantas necesitan del dióxido del carbono para generar azúcares a través de la fotosíntesis para alimentarse y generar biomasa para sus estructuras. 

Fotosíntesis

Cuando estas plantas mueren y se descomponen o se queman, se regresa el dióxido de carbono que antes consumieron a la atmósfera. Cuando los cultivos se replantan nuevamente, las nuevas plantas usan el mismo dióxido de carbono que fue producido por las plantas quemadas. De esta forma la biomasa no contribuye al calentamiento global. 

Sin embargo, si las plantas no se vuelven a cultivar, el dióxido de carbono permanecerá en la atmósfera, por lo que en este caso el calentamiento global se acrecentará.

Y esto último es algo que hace reminiscencia a los combustibles fósiles. Entre los períodos de intercambio de carbono de la Tierra, este se secuestra o se almacena. Pero el carbono de los combustibles fósiles es uno que ya se ha secuestrado hace millones de años. Cuando los combustibles fósiles se extraen y se queman para obtener energía, su carbono secuestrado se libera a la atmósfera. Pero como la materia orgánica de hace millones de años ya no está presente para reabsorber dicho carbono, entonces las emisiones de carbono de combustibles fósiles permanecerán en la atmósfera.

Combustibles fósiles

A diferencia de los combustibles fósiles, la biomasa proviene de organismos que vivieron recientemente, por lo que el carbono de la biomasa puede seguir intercambiándose en el ciclo del carbono.

Sin embargo, para permitir que la Tierra continúe efectivamente con el proceso del ciclo del carbono, los materiales de biomasa, como plantas y bosques, deben cultivarse de manera sostenible. Se necesitan décadas para que los árboles y plantas reabsorban y secuestren carbono. Desarraigar o alterar el suelo puede ser extremadamente perjudicial para el proceso. Un suministro constante y variado de árboles, cultivos y otras plantas es vital para mantener un medio ambiente saludable.

¿Cuáles son las ventajas y desventajas de la energía de biomasa?

La energía de biomasa es, quizás, uno de los tipos de energía renovables más controvertidos que se utilizan en la actualidad. Y esto es debido a que posee tantos pros como contras muy difíciles de ignorar. A continuación, detallaremos las principales ventajas y desventajas de la energía de biomasa.

Quemando Pellets

Ventajas de la Energía de Biomasa

Es renovable: Como ya hemos explicado, la energía de biomasa se considera una forma de energía renovable porque los materiales orgánicos utilizados para producirla son interminables. Los materiales orgánicos, incluida la madera, los desechos de cultivos, la basura, los lodos de depuradora y el estiércol, son producidos continuamente por la sociedad. 

Reduce nuestra dependencia a los combustibles fósiles: La Biomasa tiene la capacidad de reemplazar otras fuentes de combustible, en todos los casos, de forma inmediata. Al utilizar materiales naturales para suministrar energía, hay menos interés por la energía creada por activos no renovables, por ejemplo, carbón y gas. Todo el propósito de utilizar energía renovable es facilitar la dependencia de fuentes que están dañando a la naturaleza.

biomasa renovable

Garantiza la neutralidad del carbono: La distinción más importante entre los combustibles de biomasa y los combustibles fósiles es que el carbono emitido por los biocombustibles es uno que ya forma parte de la naturaleza debido está representado por materiales orgánicos de tiempos actuales. Pero en el momento en que se utiliza carbón, petróleo o gas, la ausencia de los organismos de hace millones de años no compensarán la reabsorción del carbono traído a tiempos actuales en la atmósfera.

Por lo tanto, se puede decir que la biomasa no produce carbono neto. Cuando se reponen los materiales vegetales utilizados para consumir biomasa, los nuevos que surgen reabsorben el carbono que produjeron las materas vegetales anteriores, por lo tanto, el carbono neto en la atmósfera es nulo: no se suma ni se resta más globalmente. Este aspecto hace que la biomasa sea una fuente de energía excepcionalmente limpia y sostenible.

Es de amplia disponibilidad: Al igual que la energía solar y eólica, las fuentes de energía de biomasa son abundantes. Puede encontrarse prácticamente en todos los rincones del mundo. Los desechos orgánicos en forma de hojas caídas, pasto, árboles y cadáveres de animales están disponibles en abundancia y pueden usarse para producir energía de biomasa.

Biomasa Madera

El hecho de que sea abundante en el suministro significa que es posible que nunca encontremos los problemas que estamos experimentando actualmente con las fuentes de combustible de origen fósil. En realidad, esto es bueno, ya que la cantidad de desechos que podrían haber ido a los vertederos se puede utilizar como fuente de energía. No obstante, es vital que mantengamos la abundancia de este recurso natural siendo responsables de su uso. Mientras exista materia orgánica de plantas y animales, nunca nos quedaremos sin energía de biomasa.

Puede usarse de muchas formas: La biomasa se puede utilizar para crear diferentes productos a partir de diferentes formas de materia orgánica. Puede utilizarse para producir gas metano, biodiésel y otros biocombustibles. También se puede utilizar directamente para generar calor o electricidad mediante una turbina de vapor.

Ayuda a reducir los desperdicios: Aprovechar la energía de biomasa promete una mejor gestión de los residuos. La mayoría de los desechos producidos en los hogares son materia vegetal o biodegradable. Este tipo de residuos se puede canalizar hacia un uso más rentable. La generación de energía con biomasa utiliza cualquier residuo que, de otro modo, hubiera terminado en un vertedero. 

Esto minimiza los impactos que generan los residuos en los vertederos sobre el medio ambiente. Este impacto puede verse agravado por la contaminación de los hábitats locales y la destrucción de los ecosistemas de la vida silvestre. Menos residuos significan una reducción de la tierra destinada a vertederos, por lo tanto, más espacio para los hábitats humanos.

Energía Biomasa

Menos costoso que los combustibles fósiles: La producción de energía de biomasa no implica grandes gastos de capital. La producción de combustibles fósiles, por otro lado, implica altos costos de capitales iniciales, requeridos para financiar la perforación de suelos para llegar a los pozos de petróleo, el tratamiento del petróleo extraído y la construcción de gasoductos.

En cambio, el bajo costo resultante de la producción de combustible de biomasa se traslada a los clientes. Esto significa que las facturas de energía de los clientes no dependerán de aspectos como la disponibilidad y las decisiones tomadas por las empresas de producción y suministro de energía. El bajo costo de la biomasa hace que esta forma de energía sea atractiva para los fabricantes y productores, ya que pueden generar mayores ganancias a partir de una producción extremadamente baja.

Desventajas de la Energía de Biomasa

No es completamente limpia al quemarse: La mayor queja que se tiene contra la biomasa es la contaminación secundaria que esta crea al quemarse la madera u otros materiales naturales. A veces, son tan malos como la contaminación que proviene del carbón y otros tipos de recursos energéticos. Hay varios compuestos diferentes que provienen de la quema de biomasa. Aunque la energía de biomasa se considera renovable, es difícil afirmar que es una fuente completamente limpia y eficiente.

Humo Biomasa

El uso de desechos fecales animales y humanos para alimentar motores puede ahorrar emisiones de dióxido de carbono, pero aumenta los gases de metano, que también son dañinos para la atmósfera. Por lo tanto, realmente, no se está ambientalmente mejor si por usar uno u otro.

Puede conducir a la deforestación: Las fuentes de energía de biomasa son renovables, pero deben utilizarse de manera inteligente. La producción incontrolada de biomasa puede resultar en deforestación. La madera es una fuente importante de energía de biomasa. Para producir una cantidad considerable de energía, es necesario quemar una gran cantidad de madera y otras materias primas de biomasa. El deseo de producir energía a gran escala puede conducir a una deforestación que podría concluir con la destrucción de los hogares de una gran cantidad de plantas y animales.

Si se permite la deforestación, decenas de especies de mamíferos y aves se quedarían sin hogar, sin mencionar la sequía como otro daño colateral. De hecho, esta es la principal razón para frenar el uso a gran escala de combustible de biomasa. Los gobiernos de muchos países consideran que los esfuerzos de replantación pueden no igualar la tasa de tala de árboles.

Desforestación

Ineficiente en comparación con los combustibles fósiles: A pesar de que la energía de la biomasa es más natural en muchos sentidos, no es tan eficiente como los combustibles fósiles. De hecho, algunas fuentes de energía renovables como los biocombustibles se los suelen mezclar con combustibles fósiles para aumentar su eficiencia.

Requiere mucho espacio: Es difícil ubicar convenientemente una planta que aproveche este tipo de energía. Muchas veces, las plantas de energía de biomasa se encuentran en áreas urbanas, lo que significa que causan más tráfico en las áreas circundantes y más contaminación, lo que parece ser más un problema que una ayuda real.

No siempre es rentable: Los costes de instalación de una central de biomasa no siempre justifican los beneficios. Los gastos de transporte y recolección de materias orgánicas son, por lo general, altos porque se precisa de ellos continuamente todos los días. Teniendo esto presente, si se compara el proceso de obtención de energía de la biomasa con los combustibles fósiles, uno encuentra que el costo puede llegar a ser mucho más alto.

Transporte de Leña

Un aspecto típico que se plantea sobre la energía de la biomasa es la necesidad de transportar el combustible a la planta de energía y las emisiones de carbono y la contaminación que se genera en el proceso. Esto transformaría la energía renovable en un tipo de energía que depende de los combustibles fósiles, lo que significa que puede no ser tan útil como un tipo de “energía alternativa”.

Sin embargo, se está trabajando por solucionar este problema. Al igual que con muchos otros tipos de energía renovables, se ha dedicado mucho tiempo y energía en estudiar la biomasa, y se está trabajando para hacerla más eficiente y rentable.

Falta de disponibilidad para otros cultivos: Existe una fuerte controversia contra la biomasa a la luz del hecho de que esta hace que se planten cultivos con el objetivo de recolectar combustible para alimentar a las plantas de biomasa. Al desarrollar cultivos que se destinan a ser combustible que, al final, se utilizarán para energía de biomasa, estamos utilizando tierras que pueden haber sido utilizadas para fuentes de alimentos.

Se dice que esta práctica está causando algunas de las deficiencias alimentarias en partes específicas del mundo. Este es un tema complejo y la protesta de que las cosechas concebidas  como combustible causan deficiencias de alimentos no es necesariamente una afirmación cierta. Muchas veces, los cultivos que se destinan para combustible también se plantan junto con cultivos que también deben usarse como alimento.

¿Qué tipos de biomasa que existen?

Los recursos de materia orgánica que son de origen renovable y que se utilizan directamente como combustible o se convierten en otra forma o producto energético se denominan comúnmente “materias primas de biomasa“.  Dichas materias primas incluyen, entre otras cosas, cultivos energéticos, residuos agrícolas, residuos forestales, algas, residuos de procesamiento de madera, desechos urbanos y desechos húmedos. A continuación, detallaremos más en profundidad sobre cada una de las materias primas de biomasa.

Cultivos energéticos

Cultivos Energéticos

Los cultivos energéticos son cultivos no destinados a la alimentación que se pueden emprender en tierras marginales (tierras no aptas para cultivos tradicionales como maíz y soja) específicamente para proporcionar biomasa. Estos se dividen en dos categorías generales: herbáceas y leñosas

Los cultivos energéticos herbáceos son pastos perennes (plantas que viven por más de 2 años) que se cosechan anualmente después de tomar de 2 a 3 años para alcanzar la productividad total. Estos incluyen pasto varilla, miscanthus, bambú, sorgo dulce, festuca alta, kochia, pasto de trigo y otros. 

Los cultivos leñosos de rotación corta son árboles de madera dura de rápido crecimiento que se cosechan dentro de los 5 a 8 años posteriores a la siembra. Estos incluyen álamo híbrido, sauce híbrido, arce plateado, álamo oriental, fresno verde, nogal negro, liquidámbar y sicomoro. Adicionalmente, muchas de estas especies pueden ayudar a mejorar la calidad del agua y del suelo.

Residuos agrícolas

Residuos Agrícolas

Existen muchas posibilidades de aprovechar los recursos agrícolas en las tierras de agricultura ocupadas sin interferir con la producción de alimentos, piensos, fibras o productos forestales. Los residuos de cultivos agrícolas, que incluyen tallos y hojas, son abundantes, diversos y están ampliamente distribuidos en cualquier zona rural. Los ejemplos incluyen rastrojo de maíz (tallos, hojas, cáscaras y mazorcas), paja de trigo, paja de avena, paja de cebada, rastrojo de sorgo y paja de arroz. La venta de estos residuos a una biorrefinería local también representa una oportunidad para que los agricultores generen ingresos adicionales.

Residuos forestales

residuos forestales

Las materias primas de biomasa forestal se clasifican en una de dos categorías: residuos forestales que permanecen después de talar madera (incluidas las ramas, copas y árboles y componentes de árboles sacrificados que de otro modo serían imposibles de comerciar) o biomasa de árboles enteros recolectada explícitamente para la biomasa. Los árboles muertos, enfermos, deformados u otros que no se pueden comerciar a menudo se dejan en el bosque después de la extracción de madera. 

Estos restos leñosos se pueden recolectar para ser utilizados como bioenergía, pero siempre dejando en el bosque lo suficiente para proporcionar un hábitat y mantener las características nutricionales e hidrológicas adecuadas. También existen oportunidades para aprovechar el exceso de biomasa en millones de acres de bosques. La recolección de biomasa leñosa excesiva puede reducir el riesgo de incendios y plagas, así como ayudar en la restauración, productividad, vitalidad y resiliencia de los bosques

Algas

Microalgas

Las algas como materia prima para producir bioenergía comprenden un grupo diverso de organismos altamente productivos que incluyen microalgas, macroalgas (algas marinas) y cianobacterias (antes llamadas “algas verdeazuladas”). Estas utilizan la luz solar y los nutrientes para crear biomasa, que contienen componentes claves como lípidos, proteínas e hidratos de carbono, que se pueden extraer  y convertir en una variedad de biocombustibles y productos.

Dependiendo de la cepa, las algas pueden crecer usando agua dulce, salina o salobre de fuentes de agua superficial, subterránea o de mar. Además, pueden crecer en agua de fuentes de segundo uso, como aguas residuales industriales tratadas; aguas residuales urbanas, agrícolas o de acuicultura; o agua producida generada por operaciones de perforación de petróleo y gas.  

Residuos de madera

El procesamiento de la madera produce subproductos y otros flujos de desechos que tienen un potencial energético significativo. Por ejemplo, el procesamiento de madera para productos o pulpa produce aserrín, corteza, ramas y hojas. Estos residuos pueden luego convertirse en biocombustibles u otros bioproductos. Debido a que estos residuos ya se recolectan en el punto de procesamiento, pueden ser fuentes convenientes y relativamente económicas de biomasa para obtener energía

Residuos urbanos

Residuos Urbanos

Los residuos urbanos incluyen basura mixta comercial y residencial, como recortes de jardín, papel y cartón, plásticos, caucho, cuero, textiles y desperdicios de alimentos. Utilizar estos residuos para producir bioenergía también representa una oportunidad para reducir los desechos residenciales y comerciales al desviar volúmenes significativos de los vertederos a la refinería.

Residuos húmedos

Residuos Húmedos

Las materias primas de desechos húmedos incluyen desechos alimentarios comerciales, institucionales y residenciales (en particular, los que actualmente se desechan en vertederos); biosólidos ricos en orgánicos (es decir, lodos de depuradora tratados de aguas residuales urbanas); purines de estiércol de operaciones ganaderas concentradas; desechos orgánicos de operaciones industrialesy biogás (el producto gaseoso de la descomposición de materia orgánica en ausencia de oxígeno) derivado de cualquiera de las corrientes de materia prima anteriores. La transformación de estas “corrientes de desechos” en energía puede ayudar a generar ingresos adicionales para los sectores rurales y resolver los problemas de eliminación de desechos.

¿Desde cuándo se utiliza la biomasa como fuente de energía?

La biomasa no es, ni de lejos, una fuente de energía renovable que se haya descubierto en los últimos años, ni siquiera en los últimos siglos. En realidad, la biomasa existía mucho antes de que los seres humanos habitáramos el planeta Tierra. A medida que nuestra especie poblaba el mundo, comenzamos a utilizar diversas fuentes de materia orgánica para obtener energía. La primera forma de biomasa como fuente de energía aprovechable fue el descubrimiento del fuego.

Descubrimiento del Fuego

Sin embargo, evidentemente la combustión de la materia orgánica con fuego no ha sido la única fuente de bioenergía que la humanidad ha aprendido a usar a lo largo de su existencia. A medida que progresábamos como especie, fuimos descubriendo otras maneras de aprovechar la biomasa. Haremos un repaso de las sustancias orgánicas más significativas de la historia humana:

Etanol: Si bien el fuego es el ejemplo más antiguo de bioenergía, el etanol puede considerarse como el próximo gran paso en la utilización del carbono como energía. El etanol existe desde hace mucho tiempo. La humanidad había descubierto y utilizado el proceso de fermentación mucho antes de que se desarrollaran las civilizaciones. A pesar de esto, no hay evidencia clara de que la gente destilara alcohol hasta la Italia del siglo XII. Poco después de que la humanidad comenzara a producir alcohol en el 1100, el etanol se utilizó rápidamente para cocinar e iluminar

Etanol Antiguedad

El etanol fue un medio para que los humanos comenzaran a generar más energía. Era un alcohol muy popular por su simplicidad y disponibilidad. Se derivaba de los cereales, lo que significaba que la materia prima era abundante y todo lo que se necesitaba era un destilador para producir etanol. Incluso fue la sustancia, junto con la trementina, que se utilizó para impulsar el primer motor de combustión interna en 1826. El combustible de etanol siguió siendo una fuente popular de combustible hasta la década de 1890.

Aceite vegetal y de pescado: A medida que se empezaba a explorar las posibilidades del etanol como fuente de energía alternativa, también se consideró el uso de aceite vegetal y de pescado como fuente de calefacción e iluminación. Muchas civilizaciones utilizaron aceites para generar calor y luz. Se cree que incluso culturas antiguas como la egipcia y la sumeria utilizaron aceites animales y vegetales. Pero estos aceites también se utilizaron más adelante en la historia. A medida que la población humana crecía, surgió una nueva industria en torno a la iluminación y la calefacción. Las personas se volvieron más innovadoras y utilizaron los recursos que les rodeaban para producir luz y energía. 

Aceite Antiguedad
Los Antiguos Romanos fabricando Aceite

Trementina: La savia de pino fue un valioso recurso renovable que apareció en la década de 1700 y se utilizó hasta los 1960. Antes del petróleo, la savia de pino era el recurso por el que competían las naciones. En su forma cruda, la savia de pino se utilizó en el proceso de fabricación de barcos. Cuando se destila, la savia también produce varios productos químicos que fueron muy valiosos en aquel momento de la historia, el más importante de ellos fue la trementina. La trementina tuvo múltiples usos, pero su uso más importante como fuente de energía alternativa era el aceite para lámparas.

Trementina Historia

La llegada del petróleo: Si bien puede parecer que el petróleo ha existido desde siempre, en realidad solo lo hemos estado empleando en los últimos 150 años. Al igual que el etanol y la trementina, la demanda de energía provocó un desarrollo significativo de la producción de petróleo. Sin embargo, el petróleo no fue útil hasta que se descubrió cómo refinarlo. Varios motores de vapor y de combustión interna funcionaban con un amplio espectro de combustibles refinados. Todos estos fueron derrotados por Rudolf Diesel cuando creó el motor diesel.

La vuelta de la biomasa en el transporte: Un hito importante en la historia de la bioenergía ocurrió a principios del siglo XX, cuando el combustible de biomasa volvió a ser popular. Debido al auge de la industria automotriz y las guerras, la escasez de recursos llevó a los fabricantes de automóviles a volver a la bioenergía. El ejemplo más famoso de esto es Henry Ford, quien recurrió al biocombustible líquido y al etanol para impulsar sus vehículos. Esto se hizo especialmente frecuente durante la Primera Guerra Mundial cuando los combustibles fósiles escasearon. Las dificultades y desafíos de la época trajeron de vuelta una demanda considerable de etanol.

Petróleo Historia

El abandono de la bioenergía: Los proyectos de energía renovable que estaban surgiendo en ese momento tenían mucho potencial. Sin embargo, la comercialización y la minería a gran escala llevaron al carbón y al petróleo crudo a la vanguardia de la escena energética, tanto que saturaron el mercado y bajaron los precios. Además de eso, estos combustibles no renovables demostraron ser muy eficientes y prácticos para el uso diario. Esto provocó la reducción del uso de bioenergía y el aumento de los combustibles fósiles. Los combustibles fósiles se convirtieron en el combustible preferido en la mayoría de los países y ocuparon la primera posición de consumo de energía hasta la década de 1970.

Energía de biomasa a finales del siglo XX: Un conflicto geopolítico desatado en la década de 1970 provocó una crisis de combustible. Como resultado de esto, la Organización de Países Exportadores de Petróleo (OPEP) redujo las exportaciones de petróleo. Esto llamó la atención de los gobiernos y el mundo académico. Es aquí que se empezó a buscar el desarrollo de más fuentes de energía renovables. Este movimiento trajo consigo muchas mejoras en el uso de energía verde que conocemos hoy en día como la energía solar capturada por paneles solares, plantas de energía geotérmica, parques eólicos marinos y la energía hidroeléctrica. Fue durante este período que los científicos adoptaron un enfoque sistemático de la energía y cuando se acuñó el término biomasa.

Crisis del Petróleo 1973
En el año 1973, el mundo occidental fue azotado por una dura crisis del petróleo

Con el paso del tiempo, la importancia de la bioenergía se vinculó a cuestiones ambientales asociadas a la contaminación de los combustibles fósiles y la emisión de gases de efecto invernadero responsables del calentamiento global. Algunas de estas preocupaciones crecientes marcaron este período de la historia de la biomasa. A partir de entonces, los científicos centraron su atención en la investigación del cambio climático y la reducción del uso de combustibles fósiles.

La Biomasa en el mundo moderno: Ante el panorama actual, la producción moderna de energía de biomasa se ha vuelto imprescindible. Lo que es más, ha ido mucho más allá de lo que ha ido la energía eólica y solar en la búsqueda de energías renovables, tanto que se ha convertido en la principal fuente de energía alternativa. La materia prima de biomasa se procesa y se convierte en energía de diferentes formas. Si bien la quema de biomasa leñosa, como los residuos forestales o agrícolas, sigue siendo la forma más popular en la que se utiliza este recurso de energía renovable, ha habido grandes avances en el campo de la energía de biomasa. La innovación ha traído cultivos energéticos que se producen en masa y se convierten en biocombustible o biogás, y vertederos que utilizan la digestión anaeróbica para convertir la biomasa en biogás para el uso diario.

Futuro Biomasa

Los gobiernos de todo el mundo han abrazado el movimiento verde y están implementando medidas y protocolos para crear conciencia y garantizar que se genere mucha más energía de este tipo. Se espera que el campo de la tecnología de energía renovable de biomasa continúe creciendo en el futuro. Se prevé que la biomasa desempeñe un papel vital en la futura generación de energía con eficiencia energética. Ya sea que produzca electricidad, calor o combustible para el transporte, su neutralidad de carbono conlleva muchos potenciales.

¿Cuál es la función de la biomasa?

La biomasa se puede aprovechar para generar energía a través de varios métodos. Estos incluyen:

  1. La Combustión directa para producir calor.
  2. Conversión termoquímica para producir combustibles sólidos, gaseosos y líquidos.
  3. Conversión química para producir combustibles líquidos.
  4. Conversión biológica para producir combustibles líquidos y gaseoso.

Combustión directa

Combustión directa

La combustión directa implica la quema de biomasa en presencia de oxígeno. Este método es el más común para convertir la materia orgánica en energía útil. El calor residual se puede utilizar para producir agua caliente, calefacción o para operar calderas que producirán vapor, y dicho vapor se puede aprovechar para enviarse a una turbina para producir electricidad. La biomasa también se puede cocer en las centrales eléctricas de combustibles fósiles existentes.

Conversión termoquímica

Planta de Pirólisis
Planta modelo de Pirólisis

La conversión termoquímica de biomasa incluye pirolisis gasificación. Ambos son procesos de descomposición térmica en los que las materias primas de biomasa se calientan en recipientes cerrados presurizados llamados gasificadores a altas temperaturas. Los dos métodos se diferencian principalmente en las temperaturas del proceso y la cantidad de oxígeno presente durante el proceso de conversión.

Pirólisis

La pirólisis implica calentar los materiales orgánicos entre los 400 y 500°C en ausencia casi completa de oxígeno libre. Lo que se obtiene como resultado son combustibles como carbón vegetal, bioaceite, diesel renovable, metano e hidrógeno.

Dentro del método de la pirólisis, existen otros dos métodos derivados:

Torrefacción

La torrefacción es similar a la pirolisis pero en un rango de temperatura de funcionamiento más bajo. El producto final es un combustible sólido denso en energía a menudo denominado “biocarbón“.

Hidrotratamiento

El hidrotratamiento se utiliza para procesar bioaceite (producido por pirólisis rápida) con hidrógeno a temperaturas y presiones elevadas en presencia de un catalizador para producir diesel renovable, gasolina renovable y combustible para aviones renovable.

Gasificación

Gasificación
Planta modelo de Gasificación

La gasificación implica calentar materiales orgánicos entre los 800 y 900°C con inyecciones de cantidades controladas de oxígeno libre y/o vapor en un reactor para producir un gas rico en monóxido de carbono e hidrógeno llamado gas de síntesisEl gas de síntesis se puede utilizar como combustible para motores diesel, para calefacción o para generar electricidad en turbinas de gas. También se puede tratar para separar el hidrógeno del gas, y el hidrógeno se puede quemar o utilizar en pilas de combustible. El gas de síntesis se puede procesar posteriormente para producir combustibles líquidos mediante el proceso Fischer-Tropsch.

Conversión química

Biocombustibles

Un proceso de conversión química conocido como transesterificación se utiliza para convertir aceites vegetales, grasas animales y vegetales en ésteres metílicos de ácidos grasos (FAME), que se utilizan para producir combustibles líquidos, que en su mayoría se convierte en biodiesel.

Conversión biológica

Fermentación Biomasa

La conversión biológica implica el uso de enzimas, bacterias u otros microbios para descomponer la biomasa en materias primas líquidas. Dicha conversión, llamada también bioquímica, incluye la fermentación para convertir la biomasa en etanol y la digestión anaeróbica para producir gas natural renovable. El etanol se utiliza como combustible para vehículos. El gas natural renovable, también llamado biogás o biometano, se produce en digestores anaeróbicos en plantas de tratamiento de aguas residuales y en operaciones lecheras y ganaderas. También se forma y puede capturarse en los vertederos de desechos sólidos. El gas natural renovable debidamente tratado tiene los mismos usos que el gas natural de combustibles fósiles. Estas materias primas se pueden convertir en energía, combustibles para el transporte y productos químicos renovables.

¿Cuántas centrales de biomasa hay en el mundo?

A través del estudio titulado: Biomasa a energía – El mercado mundial de plantas de energía de biomasa; un documento que proporciona un análisis actualizado de las cifras, hechos, estimaciones y tendencias en el mercado mundial de operadores y plantas de generación de electricidad a partir de biomasa, ha registrado que la incineración de biomasa está experimentando un auge como nunca antes. En la actualidad, casi 2.000 centrales eléctricas de biomasa están operativas en más de 40 países de todo el mundo.

Planta de Biomasa

La energía de biomasa tiene el potencial para ocupar una participación global significativa en combinación con otras energías renovables, a medida que las nuevas tecnologías alcancen el despliegue. A continuación, presentaremos las nueve plantas de energía de biomasa operativas más grandes del mundo según su capacidad instalada.

Ironbridge

Ironbridge solarpedia

Con 740 MW de capacidad, la planta de energía de Ironbridge ubicada en Severn Gorge, Reino Unido, es la planta de energía de biomasa más grande del mundo. Ironbridge era anteriormente una central eléctrica de carbón con una capacidad instalada de 1.000MW. Dos unidades de la planta se convirtieron para generación de energía a base de biomasa en 2013.

Alholmens Kraft

Alholmens Kraft solarpedia

Alholmens Kraft, una planta de energía de biocombustible de 265MW ubicada en Finlandia, es la segunda planta de energía de biomasa más grande del mundo. La planta, en funcionamiento desde enero de 2002, también suministra 100 MW de calor para la fábrica de papel de UPM y 60 MW de calefacción urbana para los habitantes de Jakobstad.

Polaniec

Polaniec solarpedia

Con 205 MW de capacidad, la planta de energía de biomasa de Polaniec ubicada en la ciudad con el mismo nombre en el sureste de Polonia es la tercera planta de energía de biomasa más grande del mundo. La planta, que utiliza como combustible subproductos forestales y agrícolas, comenzó a operar comercialmente en noviembre de 2012. La planta genera electricidad suficiente para 600.000 hogares al tiempo que compensa 1,2 millones de toneladas de emisiones de dióxido de carbono al año.

Kymijärvi II

Kymijärvi II solarpedia

La planta de energía Kymijärvi II produce 160 MW de potencia y está ubicada en la ciudad de Lahti en Finlandia, a unos 100 km al norte de Helsinki, se ubica como la cuarta planta de energía de biomasa más grande del mundo. Es una planta de energía basada en gasificación que utiliza combustible sólido recuperado (SRF), como plástico, papel, cartón y madera no limpios. La planta de Kymijärvi II genera 300 GWh de electricidad y 600GWh de calor para calefacción.

Planta de biogasificación de Vaasa

Planta de biogasificación de Vaasa solarpedia

La instalación de gasificación de biomasa de 140 MW en Vaasa, Finlandia, comenzó a funcionar en marzo de 2013. Dicha planta produce biogás a partir de principalmente residuos forestales y luego los quema para producir calor y electricidad. La planta también proporciona 170MW de calefacción urbana. 

Wisapower

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La planta de Wisapower está ubicada en el complejo de la fábrica de papel Wisaforest de UPM en Pietarsaari, Ostrobotnia, Finlandia, y tiene una capacidad de producción eléctrica de 140MW. La producción de calor de la planta, que está operativa desde 2004, es de 400MW. La central eléctrica de biomasa de Wisapower utiliza licor negro como combustible principal. 

New Hope Power Partnership

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La planta de energía de biomasa construida por New Hope Power Partnership (NHPP), con sede en South Bay, Florida, Estados Unidos, tiene una capacidad instalada de 140MW. La planta de energía de biomasa de New Hope Power Partnership quema fibra de caña de azúcar y madera urbana reciclada para la generación de electricidad. La producción de energía de la planta se utiliza para procesar caña de azúcar y para suministrar electricidad a aproximadamente de 60.000 hogares.

Kaukaan Voima

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La central eléctrica de biomasa Kaukaan Voima ubicada en Lappeenranta, Finlandia, tiene una capacidad eléctrica instalada de 125MW. La planta de energía, inaugurada en mayo de 2010, también produce 110MW de calor para la empresa Lappeenrannan Energia y 150MW de vapor de proceso para las plantas de UPM en Kaukas.

Seinäjoki

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La central eléctrica de Seinäjoki con capacidad de 125MW, se encuentra en la ciudad de Seinäjoki en el sur de Ostrobotnia, Finlandia. La planta ha estado operativa desde 1990 y tiene una capacidad de calefacción de 100MW. Dicha central utiliza astillas de madera y turba como combustible principal y carbón como combustible de respaldo.

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