LA ENERGÍA DE LA BIOMASA CONVERSION ENERGETICA DE LA

Otras energías renovables:
Tecnología Industrial
LA ENERGÍA DE LA BIOMASA
Se conoce con el nombre de biomasa a toda la materia orgánica de
origen vegetal o animal, y a la obtenida a partir de ésta mediante
transformaciones naturales o artificiales.
La materia viva (biomasa) es sintetizada por las plantas mediante el
proceso denominado fotosíntesis, que tiene lugar en presencia de la luz solar.
Las plantas absorben agua y sales minerales del suelo y dióxido de carbono del
aire, dando lugar a la formación de hidratos de carbono y oxígeno, que se
desprende en forma gaseosa y es devuelto a la atmósfera. En todo este proceso se absorbe energía, que
queda almacenada en las plantas.
Los animales aprovechan parte de la biomasa de las plantas, apropiándose de su contenido
energético y transformándose, así, la biomasa vegetal en animal. La parte restante se puede considerar
como biomasa residual
Son fuentes de biomasa:
- Los residuos agrarios (paja, ramaje procedente de podas, estiércol...).
- Los residuos forestales, procedentes de poda o limpieza de bosques.
- Los residuos industriales.
- Cultivos vegetales -terrestres o acuáticos- energéticos, que producen
gran cantidad de biomasa.
CONVERSION ENERGETICA DE LA BIOMASA
Se estima que la cantidad total de energía solar almacenada en la biosfera en forma de biomasa
es del orden de 1,5.1022 J. Su aprovechamiento puede llevarse a cabo por métodos termoquímicos o
bioquímicos.
a) Métodos termoquímicos
Los dos más importantes son:
• Combustión directa. Al quemar la biomasa (tras reducir su humedad, exponiéndola
previamente a la radiación solar en presencia de oxigeno, se desprende calor; éste puede emplearse
directamente en viviendas, granjas, industrias, etc. Incluso la biomasa, previamente prensada en forma
de briquetas, puede servir como sustituto del carbón o del petróleo en las centrales térmicas, sin más
que realizar pequeños cambios en la instalación.
• Pirólisis. Consiste en la descomposición de la biomasa a elevada temperatura (500 ºC) y en
ausencia de oxígeno, en unas instalaciones que reciben el nombre de gasógenos.
b) Métodos bioquímicos
Son procesos que tienen lugar en presencia de microorganismos. Como más importantes, se
pueden citar los siguientes:
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• Fermentación alcohólica. Consiste en la transformación, provocada por determinados
enzimas, de los hidratos de carbono en etanol. El proceso transcurre en presencia de oxigeno, y el etanol
obtenido se recupera por destilación, pudiendo utilizarse como carburante de motores en sustitución de
la gasolina. Se calcula que en Brasil circulan 2 millones de vehículos que utilizan como combustible el
etanol procedente de la fermentación de los residuos de la caña de azúcar.
• Digestión anaerobia. Este proceso tiene lugar por la acción de determinadas bacterias que,
en ausencia de oxígeno y a una temperatura de alrededor de 30 ºC, transforman la biomasa en biogás,
constituido principalmente por metano y dióxido de carbono y que se puede utilizar en motores de
combustión; de esta forma se consigue el autoabastecimiento energético de algunas granjas e
instalaciones agrícolas. También se puede emplear el biogás directamente como combustible para la
obtención de calor.
• Fotoproducción de combustibles. Mediante la acción de ciertos microorganismos, a partir
del agua y de algunos compuestos orgánicos se puede obtener hidrógeno, de utilización directa como
combustible o para la producción de energía eléctrica.
Del mismo modo, también resulta factible -a partir de nitrógeno, vapor de agua y algunos
compuestos químicos- obtener amoníaco e hidracina (N2H4) esta última, muy utilizada como
combustible en la propulsión de cohetes.
VENTAJAS E INCONVENIENTES DEL APROVECHAMIENTO DE LA BIOMASA
Las ventajas que representa el aprovechamiento energético de la biomasa resultan evidentes:
- Soluciona los problemas que acarrea la destrucción incontrolada de los residuos, evitando la
contaminación medioambiental (malos olores, humos...).
- Disminuye el riesgo de incendios en los bosques.
- Su uso significa una reducción en el consumo de otras fuentes de energía no renovables, tales
como el carbón o el petróleo. Como ejemplo se podría citar el estado de Colorado (FE UU), donde el
estiércol producido por 40.000 cabezas de ganado se transforma en una cantidad de metano equivalente
a la mitad del combustible necesario para mantener una central eléctrica de 50 MW.
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Pero existen también inconvenientes, que hacen que este aprovechamiento se encuentre
bastante limitado:
- Se corre el riesgo de que, por una falta de control, se lleven a cabo talas excesivas que agoten
la masa vegetal de una zona.
- La biomasa acuática resulta sumamente difícil de aprovechar.
- El proceso de aprovechamiento de la biomasa requiere la utilización de energía de otro tipo,
lo que se traduce en un rendimiento neto muy pequeño.
- El alto grado de dispersión de la biomasa da lugar a que su aprovechamiento no resulte, en
ocasiones, económicamente rentable.
- El proceso de combustión de la biomasa genera dióxido de carbono, responsable principal del
efecto invernadero.
LOS RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS (RSU)
Se engloban bajo esta denominación todas
aquellas sustancias sólidas producidas como
consecuencia de la actividad humana en las zonas
urbanas y consideradas como inservibles.
Se calcula que actualmente se generan 2 000
kg de residuos por habitante y año. Prácticamente el
50 % de esta cantidad es materia orgánica, correspondiendo también un porcentaje muy
importante al papel y al cartón, al vidrio y al plástico.
Por regla general, estos residuos se someten a uno de los siguientes métodos:
• Vertido. Consiste en el simple almacenamiento de los residuos sobre el terreno,
recubriéndolos cada cierto tiempo con el fin de evitar su acción contaminante. El vertido puede ser
controlado o incontrolado, según que se realice -o no- en zonas preparadas con esta finalidad. Este
último tipo de vertido resulta sumamente perjudicial, tanto en lo que respecta a la contaminación como
al efecto paisajístico.
• Compostaje. Consiste en la fermentación de los residuos para su uso posterior como abono, o
para la obtención de biogás, utilizable como combustible.
• Incineración. Al
quemarse
los
residuos
combustibles, producen energía
calorífica,
que
puede
aprovecharse directamente para
calefacción,
o
bien
transformarse en otros tipos de
energía.
• Reciclado. Consiste
en la reutilización como
materia prima de parte de los
residuos, previamente clasificados. Los que no sean reciclables se someten a uno de los métodos de
tratamiento anteriores.
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Por regla general, los residuos son contaminantes (del suelo, del agua o del aire). Por ello,
conviene minimizarlos al máximo, procurando, por ejemplo, utilizar envases reciclables y evitar el uso
de envoltorios superfluos. En nuestras manos está luchar contra la contaminación medioambiental y
contribuir a que la belleza de nuestro paisaje no se vea destruida por residuos abandonados en cualquier
lugar.
LA COGENERACIÓN DE ENERGÍA
En una central termoeléctrica, el combustible calienta agua hasta convertirla en vapor a alta
temperatura. Este vapor se proyecta sobre una turbina, que mueve un alternador, para producir
electricidad.
La totalidad de la energía termocinética del vapor no puede transformarse en electricidad.
Existe un calor residual que ha
de ser, simplemente, evacuado
a la atmósfera antes de
repetirse el ciclo de calentamiento
del
agua.
La
cogeneración
consiste
en
producir energía eléctrica y
calor allá donde se demanda,
partiendo de un único proceso.
En resumen, un sistema de
cogeneración es una pequeña
central termoeléctrica en la que
se aprovecha el calor sobrante
para otros usos industriales.
Esta es una medida de ahorro muy importante, ya que aumenta el rendimiento energético del
combustible hasta más del 80%. Por otro lado, permite una mayor independencia energética en las
industrias.
ENERGÍA GEOTÉRMICA
Se emplea el término geotérmico para referirse al calor almacenado
en la Tierra. El calor, por regla general, se transmite por conducción, parte
del cual pasa a la superficie terrestre donde se libera, pero debido a la baja
conductividad de los diversos materiales que componen el subsuelo
terrestre, permiten que la otra parte se almacene en el interior.
Remontándonos al pasado, sabemos que los romanos ya utilizaban
¡a energía procedente de la Tierra, y más en concreto las fuentes termales,
para su bienestar. Estas provienen de la filtración de aguas que se calientan
en el interior y fluyen al exterior, convirtiéndose en una fuente de calor. En
algunos casos se manifiestan en forma de vapor de agua, denominándose a
este fenómeno natural géiseres (término que proviene de la zona islandesa
termal de este nombre con el famoso Gran Geiser).
La explotación de esta energía para aprovechamiento humano se basa principalmente en dos
formas:
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1. El vapor de agua o agua líquida que fluye al exterior de forma
natural.
2. El aumento de temperatura que se registra al profundizar en la
corteza terrestre, debido al calor natural procedente del interior de la Tierra.
Dependiendo de la temperatura del fluido podemos clasificar la
energía geotérmica en dos tipos:
La energía geotérmica de alta temperatura
Se hallan en zonas con actividad volcánica y movimiento de placas.
La temperatura del fluido es superior a 150 ºC, siendo la utilidad principal de
este tipo la de producir electricidad de la forma siguiente:
El vapor que emerge de la Tierra, ya sea de forma natural o mediante
perforaciones es conducido hacia unas turbinas que nos permiten producir
energía eléctrica al igual que una central térmica o nuclear. Para conseguir
estas condiciones, es necesario que se cumpla lo siguiente:
• Un depósito de agua de unos 500 m a 3 km de profundidad.
• Suelo poroso y lleno de fallas o fracturas que permitan la circulación por convección del
fluido.
• Zona de actividad magmática entre 3 y 10 km, y 500 a 600 ºC, como fuente de calor
Si la corteza terrestre está compuesta por rocas impermeables, necesitamos perforaciones
parecidas a las del petróleo.
Ejemplos de este tipo de explotaciones son las de California, con casi 1.000 MW; Islandia,
México, Italia (central de Landarello), etc.
Si la roca está desprovista de agua libre, se perfora a gran profundidad y se inyecta agua fría.
La otra tubería recoge el agua caliente.
Energía geotérmica de baja temperatura
El fluido alcanza temperaturas inferiores a los 150 ºC. Suele obtenerse en zonas más amplias
que la anterior, y lejos de zonas magmáticas. El calor proviene de la conducción entre rocas o del agua,
por corrientes internas. Se utiliza principalmente para calefacción de viviendas, industrias e
invernaderos. Así, por ejemplo, la mayoría de las viviendas de Islandia dispone de un sistema de
calefacción gracias a este calor.
En España, actualmente, el desarrollo de las explotaciones geotérmicas es muy escaso.
Solamente el 0,1 por 100 de la energía renovable se obtiene de esta forma.
El uso más frecuente son los balnearios, calefacción, agua caliente, invernadero y alimentación
de bombas de calor en industria, estando las zonas con mayor potencial geotérmico en Cataluña,
Andalucía, Madrid, Burgos y Canarias, donde en la Isla de Lanzarote se han llegado a detectar
temperaturas de 485 ºC a sólo 3 m de profundidad. Debido al poco desarrollo tecnológico, no es posible
actualmente su explotación. La tendencia, debido a estas limitaciones tecnológicas, son proyectos a baja
temperatura.
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ENERGÍA MAREOMOTRIZ
Las mareas tienen su origen en la atracción del Sol y
de la Luna. Sobre las grandes masas de agua incide
notablemente y hay zonas costeras donde la altura del agua
varía incluso más de 10 m por este efecto. Esta es una de las
condiciones necesarias para su aprovechamiento, el cual se
basa en producir energía eléctrica por medio de centrales
mareomotrices situadas en un estuario o entrada de mar hacia
la tierra, donde hay una presa que permite retener el agua
cuando la marea alcanza su nivel más alto. Cuando baja la mar
y se alcanza cierta diferencia de altura, se abren las
compuertas. El paso del agua hace girar la turbina que acciona
el alternador Este electo puede
conseguirse en ambos sentidos.
Actualmente hay pocas centrales
mareomotrices funcionando. Una
de ellas es la de La Rance, en
Francia.
Con respecto al medio
ambiente, con el tiempo la
instalación de la presa cambiaría
el hábitat de la zona, por tratarse
de una separación física.
ENERGÍA DE LAS OLAS
El mar nos proporciona energía natural por medio de las olas. Su conversión en energía es
difícil y costosa. Se han diseñado varios dispositivos con dicho fin, a base de flotadores, boyas,
cilindros sumergibles, etc.
El aprovechamiento es difícil y complicado, y el rendimiento obtenido muy bajo. Además de
eso, hay que añadir el impacto ecológico que sufriría la zona.
Tales razones hacen que en la actualidad haya pocas instalaciones de este tipo; sin embargo,
muchos países, entre ellos Gran Bretaña y Japón, cuentan con
proyectos muy prometedores para su desarrollo. En España, el
proyecto Olas-1 .000, trata de aprovechar esta energía en la costa
atlántica con un prototipo de central de 1.000 kw.
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