LA ENERGÍA DE LA BIOMASA

Transcripción

1 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, 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: página 1 de 6

2 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 (N 2 H 4 ) 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 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. página 2 de 6

3 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 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. página 3 de 6

4 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: página 4 de 6

5 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. fluido. Suelo poroso y lleno de fallas o fracturas que permitan la circulación por convección del 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 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. página 5 de 6

6 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 kw. página 6 de 6