La falta de combustibles fósiles, el aprovechamiento de la biomasa, la enorme preocupación por el agotamiento de los mismos; el tener que garantizar la protección del medioambiente reduciendo las emisiones de C02 a la atmosfera.
Y sobre todo las necesidades energéticas de los países que poseen pocos recursos energéticos han llevado a cabo el desarrollo de nuevas tecnologías; que operen con fuentes de energías renovables.
De aquí, se deriva la palabra aprovechamiento de la biomasa.
Pero para conocer su significado; primero es necesario hablar de las fuentes de energías renovables y su relación con estas. De acuerdo con la Agencia Internacional de la Energía.
Fuentes de Energía Renovable
las fuentes de energía renovables son aquellas que provienen o son originadas por procesos naturales que pueden autosostenerse de forma constante.
Las fuentes son aquellas que se obtienen mediante continuas corrientes de energía que fluyen en el entorno natural.
Entonces, el sol es el principal proveedor a partir del cual nacen las fuentes de energía renovables que se encuentran en la naturaleza y están disponibles para los usos que el ser humano desee darles.
El proceso de fotosíntesis de las plantas se transforma en carbohidratos.
Es aquí donde existe la conexión de las fuentes de energía renovables con el aprovechamiento de la biomasa.
Ahora bien, las plantas normalmente transforman la energía proveniente del sol en energía química y a su vez retienen el CO2 para formar la biomasa.
Por lo tanto, toda fuente de energía para los animales o cualquier especie viva dependen en cierto modo de la biomasa.
Otros métodos de Aprovechamiento de la Biomasa
También, el aprovechamiento de la biomasa puede ser utilizado como fertilizante para el tratamiento de los suelos; (estos pueden ser, estiércol o restos vegetales).
La madera, el estiércol y algunos residuos agrícolas todavía representan la fuente de energía más importante; y son la materia prima para la mayoría de las actividades que se desarrollan en los países poco avanzados.
Para los países industrializados, el aprovechamiento de la biomasa sigue siendo un factor importante; ya que no solamente es la fuente de energía renovable principal, si no que es utilizada por la industria química.
Por lo tanto, la biomasa garantiza la base material para las industrias; y representa una alternativa para reemplazar a los combustibles fósiles.
Es probable que los combustibles que se deriven del aprovechamiento de la biomasa; estén relacionados con esta segunda aplicación que tienen.
A futuro las biorrefinerias utilizarán el procesamiento de la biomasa para solventar ambos usos; obtener biocombustibles y productos básicos para la industria química.
Además, la biomasa puede ser utilizada para reemplazar al carbón mineral en diversas instalaciones térmicas, así las emisiones de CO2 a la atmosfera generadas por este combustible fósil serán menor.
Los diversos usos de la biomasa como fuente de energía
La biomasa es un conjunto de compuestos orgánicos; considerando tanto su naturaleza como el origen de las mismas y su composición; para obtener energía renovable también utilizan la biomasa.
Entonces, el aprovechamiento de la biomasa; consiste en utilizar materia orgánica originada por vías biológicas en tiempos remotos o de los productos que son derivados de la misma.
Las aguas residuales al formar parte de materia orgánica, tambien se consideran como biomasa; así como los lodos y la fracción orgánica biodegradable de los residuos sólidos en las urbanizaciones; suelen clasificarse aparte las ultimas.
De lo anterior, se considera que la materia orgánica originada de forma espontánea en un proceso biológico es biomasa y tiene la característica de ser una fuente de energía renovable.
Esto se debe a que la energía que puede ser utilizada en el aprovechamiento de la biomasa proviene del sol la cual fue utilizada por las plantas en el proceso de la fotosíntesis.
Durante la ruptura de los enlaces que conforman los compuestos orgánicos; por combustión directa de biomasa u otro mecanismo de los productos que se obtienen mediante la transformación química o física; que originan como resultado CO2 y H2O finalmente; conlleva la liberación de energía.
Por lo tanto, el aprovechamiento de la biomasa es una realidad, ya que si pueden otorgar energía cuando esta es transformada en materiales gaseosos, líquidos y sólidos.
Otras Opciones
En todo el mundo, los productos que se obtienen a partir del aprovechamiento de la biomasa son denominados biocombustibles; Los solidos o gases utilizados en la industria térmica o eléctrica son casos específicos.
No está demás mencionar; que existen cultivos energéticos cuya finalidad es la de producir biomasa en vez de alimentos.
Por ejemplo en Europa se suele cultivar remolacha; ya que el etanol que se obtiene a partir de este vegetal, representan los biocarburantes de mayor desarrollo en la actualidad.
Los biocombustibles son los derivados de las biomasas
Los biocombustibles sólidos más importantes son lo que están formados por materia lignocelulosica derivada del sector forestal o agrícola y de aquellas industrias que suelen producir este tipo de materiales como residuos.
Por ejemplo, la paja, los restos de vid, frutales, olivo, la leña, cortezas; restos de podas y las masas forestales son la materia prima utilizada para la elaboración de biocombustibles.
A partir de las cuales durante su transformación en biocombustibles sólidos liberan energía la cual mediante el desarrollo de nuevas tecnologías que permitan el aprovechamiento de la biomasa; constituyen una alternativa para la generación de energía eléctrica de origen natural autosostenibles o fuentes de energías renovables.
Por otra parte, las cáscaras de frutos secas, huesos, la madera, el mueble, entre otros; También, constituyen la materia prima de buena calidad para su utilización como biocombustibles sólidos.
Como se mencionó anteriormente; estos materiales sólidos considerados como biomasa; permiten la obtención de energía eléctrica a partir de la energía térmica que liberan al romper sus enlaces constituyentes.
El poder calorífico de estos compuestos orgánicos, es el factor principal para invertir en el desarrollo de nuevas tecnologías para el aprovechamiento de la biomasa.
Sistemas basados en la combustión
Esto consiste en quemar la biomasa a altas temperaturas (entre 600 y 1.300 ºC) en existencia de grandes proporciones de aire.
Para que se pueda obtener la combustión de la biomasa, se pueden usar distintas tecnologías, como las calderas de parrilla, cámaras torsionales o los combustores en lecho fluido, con una rentabilidad de un 95%.
- Procedimientos basados en la gasificación
En los conjunto que se trabaja por gasificación, el recurso se suele desgastar térmicamente y, gracias a la actuación del calor, se genera un gas combustible, cuyas aplicaciones son semejantes al gas natural y los otros combustibles gaseosos tradicionales.
La gasificación sucede a través de tecnologías como el gasificador de corrientes paralelas, el gasificador en contracorriente o el gasificador de lecho fluido. La ventaja de estas agrupaciones se produce en casos extremos, pues asi las potencias reducidas o muy numerosas, la productividad es mas alta que en los sistemas de combustión.
- Digestion anaerobica
La digestión anaeróbica se genera en ausencia de oxígeno.
Este proceso se consigue la degradación de la misma materia orgánica gracias a la función de unos microorganismos específicos, que la cambiar en un gas de mayor contenido energético (biogás) y en otros resultados que ocasionalmente son llamado “fangos”, y que poseen componentes minerales y elementos de difícil degradación.
El biogás, es una composición principalmente por metano y anhídrido carbónico, estos puede utilizarse para generar energía eléctrica o térmica, o producir ambas mediante los métodos de cogeneración. Para generarlo, existen distintas tecnologías. La creación de una u otra dependerá, entre los demas factores, de los rasgos del vertido que va a ser tratado
Elaboración de biocarburantes
Tiene mucha importancia, la producción de biocarburantes amerita un cuidado exclusivo. Su generacion depende del tipo de motor de destino.
Para automóviles con motor diésel, estos se obtienen de cultivos o variedad de vegetales oleaginosas como el mismo girasol o la colza, mientras que para otros motores de encendido provocado tienen procedencia de cultivos de vegetales ricos en azúcares, como lo es la remolacha o el trigo.
El desenvolvimiento es bastante completo y no existen posibilidad de impedimentos para su generación, siendo el único impedimento el precio de obtención,es mayor al de los carburantes derivados del petróleo.
Hay otros métodos además de los mencionados, y el crecimiento va en aumento, pues como ha podido visualizarse la empleacion de biomasa es una alternativa eficiente y provechosa, que nos permite aprovechar recursos que de otra manera no serían más que desperdicios, y con el beneficio añadido de reducir los niveles de contaminación al medio ambiente.
- Aprovechamiento de la biomasa para uso energetico
El en diccionario de la RAE define a la biomasa de dos maneras: Empleada en Ecología: “Materia absoluta de los seres que viven en un lugar fijo, presentada en carga por numero de área o de masa y sustancia orgánica fabricada en un desarollo biológico, natural o ocasionado, aprovechable como fuente de energía.
Lógicamente la segunda forma es la que a nosotros nos interesa bajo perspectiva energética, porque la energía que abarca la biomasa es energía solar contenida a través de la fotosíntesis, este desarrollo químico por el cual las plantas emplean la energía solar para cambiar los compuestos inorgánicos que se incorporan, por ejemplo el CO2, en compuestos orgánicos.
Porción de esa energía química, en forma de componente orgánico, que podrá recobrar quemándola directamente o, bien, elaborándola en combustible mediante varias tecnologías.
- Aprovechamiento termo-eléctrico de la biomasa
Las instauraciones de fabricación energética con biomasa se suministran de una amplia gama de biocombustibles, Parte desde astillas de madera y restos forestales, inclusive cardos y paja, pasando por huesos de aceituna y también cáscaras de almendra.
Esta diversida de origen, igualmente se observa en el utilizamiento térmico y/o eléctrico de la biomasa, como por ejemplo calefacción y creación de agua caliente en la parte doméstica, calor para estos procesos industriales o producción de electricidad.
- Combustión directa para generación de vapor
Para producción de vapor en una caldera y siguiente expansión de este mismo en un generador acoplado a un alternador, ciclo de Rankine sencillo, puede ser con fluido vapor de agua o bien otros liquidos como el sistema designado ORC o Ciclo Orgánico de Rankine.
Para que pase la combustión de biomasa existen diferentes tecnologías dependiendo de la naturaleza y dimesión del combustible, tales como casas con parrillas refrigeradas o cámaras torsionales.
Esta cámara torsional, por ejemplo, es una tecnología que nos posibilita la combustión de biomasa de tamaños entre 0,1 mm y 20 a 30 mm, obteniendo eficiencia y combustión de gran estabilidad en un extenso rango de aireación, desde sobra de aires muy bajos, del orden del 10%, a muy grandes proporciones de aire.
La singular concepción de esta cámara posibilita tiempos de residencia de las pizcas de biomasa más de 50 veces sobresalientes a los conseguidos con productos gaseosos, lo cual posibilita, a su vez, emplear biomasas con humedad de hasta el 30%.
La entrada del articulo se realiza tangencialmente iniciándose un desarrollo de pirólisis mientras el conjunto de componentes carbonosos se concentra en el sector periférico, donde se emplea su rápida transformación a fase gaseosa sin emisión de efluentes carbonosos.
Estas cámaras torsionales ejecutan una combustión previa de la biomasa y estas se pueden ajustar a calderas, fogones o secadores, siendo inclusive posible la co-combustión con otros modelos de combustibles líquidos o gaseosos.
En lugar de emplear calderas de vapor de agua y turbinas para la generación combinada de calor y electricidad, resulta muy atractivo recurrir, entre otras, por las razones de escala a la tecnología ORC, es decir en Ciclo Orgánico de Rankine.
También con ventajas tales como la gran eficiencia del ciclo termodinámico, energías desde 400 kWe, turbina de alta rentabilidad, baja velocidad de la turbina que hace insignificante el reductor, desaparicion de la erosión en los álabes de turbina.
No corrosión y larga vida a la instauración en su conjunto. Asimismo hay otras ventajas como la sencillez de los medios de arranque y parada, movimiento silencioso, cuidado limitado, y una buena rentabilidad incluso a carga parcial.
- Emisiones en los procesos de combustión
Las transmisiones de contaminantes atmosféricos forman un tema de interés progresivo tanto por sus consecuencias medioambientales, enlazadas con la calidad del aire, como por sus participaciones tecnológicas.
Son estos los combustibles fósiles la mayor fuente productora de energía, con una producción internacional en torno al 85%: carbón (24%), petróleo (39%) y gas natural (22%).
Pero cualquier opción para la producción de electricidad tiene consecuencias sobre el medio ambiente, son los combustibles fósiles los que generan mayor cantidad de emisiones.
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