Tipos de fuentes de bioenergía provenientes de la biomasa
La biomasa es la masa total de sustancias orgánicas que se encuentran en un hábitat. Existen diversos tipos de biomasa en el planeta, que pueden ser utilizados de diferentes formas. Ejemplos de usos de la biomasa son la industria alimentaria, en el proceso de fabricación de diversos productos o en la construcción civil.
Cuando su uso original termina, la biomasa puede ser utilizada de forma secundaria para la generación de energía. Por ejemplo, los residuos orgánicos, que son una mezcla de material desperdiciado, pueden ser utilizados como fuente de energía renovable.
La energía contenida en los residuos orgánicos generalmente se utiliza a través de la generación de biogás. En los vertederos, se produce la conversión de parte de los residuos orgánicos en metano que normalmente se desperdicia. En algunos casos, sin embargo, puede ser ventajosa la fermentación directa de estos residuos en sistemas de tratamiento anaerobio. Los residuos con alto contenido de madera también pueden ser secados y quemados como combustible sólido.
Un área de estudio de aplicaciones de la biomasa pasa por la creación de cultivos con fines energéticos, plantados para ser utilizados directamente como combustible. Esta cuestión se discutirá en las secciones siguientes, analizando los diversos tipos de fuentes de biomasa.
Fuentes de biomasa
La biomasa puede ser clasificada en cuatro categorías, de acuerdo con su origen:
Cultivos con fines de generación de energía: son cultivados para la producción de energía. Su función es capturar la radiación solar para almacenarla en la biomasa. Ejemplos de cultivos energéticos son la colza, el girasol y el maíz.
Residuos agrícolas y forestales: Son los residuos que se generan naturalmente en la cosecha de cereales y en la tala de árboles, como la paja y los residuos de madera. Este grupo de "subproductos" es especialmente adecuado para el reciclaje con fines de generación de energía, porque reduce los costos de producción de los productos principales o aumenta el rendimiento de la cadena de cultivo.
Subproductos orgánicos: El procesamiento de la biomasa para la creación de productos forma un grupo adicional de subproductos. Estos subproductos incluyen los residuos orgánicos, los efluentes de la agropecuaria y los residuos del procesamiento industrial de la madera y de fibras vegetales. En estos casos, el reciclaje para generación de energía puede llevar a un aumento de la utilidad y asegurar que partes del proceso de producción sean permanentes y ambientalmente sostenibles.
Residuos orgánicos: Ejemplos son los residuos domésticos, los lodos de los efluentes domésticos e industriales, los residuos de la producción alimentaria. Estos residuos están generalmente sujetos a la legislación respectiva. En consecuencia, se deben cumplir los requisitos legales, desde el origen hasta el control epidémico de los residuos.
La biomasa vegetal se encuentra generalmente en estado sólido. Presenta forma geométrica y un contenido de agua que, en la mayoría de los casos y por razones técnicas, interfiere directamente en su uso para generación de energía.
Las fuentes de biomasa utilizadas como combustibles se clasifican según el estado de agregación en el que se encuentran: sólido, líquido o gaseoso.
El estado de agregación existente determina las posibilidades de utilización de las fuentes de biomasa y el tipo de infraestructura de generación de energía necesaria. Los intercambiadores de calor o los sistemas de combustión que combinan calor y energía son capaces de utilizar combustibles sólidos, mientras que los motores de combustión son incapaces.
La forma y el estado de agregación de los productos de biomasa procesados están determinados por las tecnologías y sistemas de conversión disponibles.
En el proceso de transformación de la biomasa en energía, existen métodos de operación optimizados para cada tipo de uso, características de la biomasa y niveles de rendimiento específicos.
Para lograr una operación eficiente, estos niveles y características deben mantenerse dentro de límites estrictos.
Utilización de las fuentes de biomasa
Existen tres formas fundamentales de energía: energía calorífica, energía mecánica y energía eléctrica, y todas pueden obtenerse a través de fuentes de biomasa.
Existen muchas posibilidades de generación de las formas de energía deseadas, a partir de fuentes de biomasa, en diferentes estados de agregación.
Energía Calorífica
Normalmente el calor se produce en sistemas de combustión. A pequeña escala, estos sistemas pueden calentar una vivienda, mientras que a gran escala, el calor generado en una central y a través de redes de distribución puede calentar las casas de varios barrios de una ciudad.
Para sistemas de combustión estacionarios, cuya única función sea la producción de calor, predominan los combustibles sólidos, en lo que respecta a la biomasa. La madera, como residuo o materia prima, puede ser utilizada para generación de calor, con bajos costos de procesamiento, trituración o secado.
Energía mecánica
La energía mecánica se produce mediante generadores de calor y energía, como los motores de combustión. En estos, el combustible líquido o gaseoso se inflama en los cilindros, y la expansión de la mezcla combustible/aire, causada por la combustión, se convierte entonces en energía. El calor producido por este proceso debe disiparse al ambiente, a través de un sistema de enfriamiento.
La utilización de biodiésel en Europa, como por ejemplo, una mezcla de etanol en Francia y el uso de etanol puro en Brasil, son ejemplos de uso de fuentes de biomasa con éxito, en el sector del transporte.
Con los aceites vegetales extraídos de las semillas de girasol y otras oleaginosas y el alcohol producido de la biomasa, es posible cubrir las necesidades de combustible para locomoción. Los combustibles de biomasa son una alternativa viable, equivalente a las fuentes de energía fósil.
Energía Eléctrica
Los sistemas que producen energía mecánica como motores de combustión o turbinas de combustión directa e indirecta, se acoplan a generadores eléctricos, que convierten la energía mecánica en energía eléctrica.
La utilización de energía mecánica para la producción de energía eléctrica genera aproximadamente dos tercios de calor por un tercio de electricidad, lo que demuestra el aumento de la eficiencia económica de la cogeneración (producción simultánea de calor y electricidad) en aplicaciones estacionarias.
El biogás, proveniente de los vertederos, del reciclaje de residuos agrícolas u otros residuos orgánicos, puede ser utilizado en centrales estacionarias para producción de energía.
Fuentes de biomasa sólida