Biomasa informacion adicional.

Esta información foi suministrada por Araceli da Universidade ETSE MINAS, a quen lle agradecemos moito a súa axuda.

La biomasa tiene carácter de energía renovable, su contenido energético procede de la energía
solar fijada por los vegetales en el proceso fotosintético y acumulado en los enlaces de las
moléculas orgánicas. Se entiendo por biomasa todo tipo de materia orgánica cuyo origen esté
próximo en el tiempo y sea debida a un proceso biológico, refiriéndose tanto a sustancias de
origen animal, como vegetal, espontáneo o provocado… que puede ser utilizada como fuente
de energía y que presenta una serie de ventajas medioambientales y socioeconómicas frente a
los combustibles tradicionales. Con la biomasa se evitan las emisiones de CO2 a la atmósfera,
durante su crecimiento la planta absorbe más cantidad de CO2 que la que posteriormente
emite en la combustión, además, con su uso se incentiva la limpieza de los bosques y el
aprovechamiento de residuos agrícolas.

La biomasa es un recurso ampliamente distribuido que incluye, además de la biomasa forestal
y los residuos de la industria de la elaboración de la madera, cultivos energéticos, residuos
agrícolas, efluentes agroalimentarios, estiércoles, y la fracción orgánica de los residuos sólidos
municipales, domésticos y los lodos de aguas residuales.

No obstante, para poder utilizar esta energía renovable es preciso disponer de una fuente de
biomasa cercana a precios razonables y de unos consumos energéticos suficientes para que la
instalación sea rentable.


La biomasa puede almacenarse de forma económica y sencilla y las unidades de producción
pueden variar de escala desde las más pequeñas hasta las de miles de megavatios. Además,
existen diferentes tipos de biomasa:

-Biomasa natural: se produce espontáneamente en la naturaleza sin ningún tipo de
intervención humana, se obtienen en las podas naturales de los bosques. La utilización de este
producto requiere de la gestión de su adquisición y transporte hasta la empresa, esto puede
hacer que su uso sea inviable económicamente.

-Biomasa residual seca: se incluyen todos aquellos subproductos sólidos no utilizados en las
actividades agrícolas, forestales, procesos de la industria agroalimentaria y en la
transformación de madera; son considerados residuos. Algunos de estos ejemplos de biomasa
son: cáscara de almendra, serrín…

-Biomasa residual húmeda: son los vertidos denominados biodegradables. Las aguas residuales
urbanas e industriales y los residuos ganaderos.

-Cultivos energéticos: son cultivos realizados con la única finalidad de producir biomasa
transformable en combustibles: cardo, girasol…

-Biocarburantes: su origen se encuentra en la transformación de la biomasa residual húmeda,
la biomasa residual seca rica en azúcares o en los cultivos energéticos. Partiendo de biomasas
de naturaleza adecuada y mediante procesos específicos, se pueden obtener toda una serie
de combustibles sólidos, líquidos o gaseosos que pueden ser aplicados para cubrir necesidades
de confort, transporte, alimentación, industria y electricidad o servir de materia prima para la
industria.

Características energéticas de la biomasa

El contenido energético de la biomasa se suele medir en función del poder calorífico del
recurso, aunque en casos como el de la biomasa residual húmeda o los biocarburantes, se
determina en función del producto energético obtenido en su tratamiento.

. Influencia de la humedad:


El contenido en agua de un combustible sólido viene dado por su porcentaje en peso en base
seca. Para calcular la humedad tenemos que conocer el peso húmedo ”Ph”, que se hace por
pesada normal, y el peso seco “Ps”, que puede hacerse manteniendo la biomasa en una estufa
a 103.C hasta que dos pesadas consecutivas sean iguales, la humedad relativa se puede referir
a base seca %h o a base húmeda %h’:




El efecto de la humedad en el poder calorífico queda reflejado en la siguiente ecuación:
( )

Donde, %h’: Humedad en base seca


 L: Calor latente de evaporación

 PCI: Calor de combustión

 PCIs: Poder calorífico inferior en base seca

La energía necesaria para la obtención de la biomasa, aumentará con el contenido en
humedad hasta llegar a un punto en que la combustión es imposible. La máxima eficiencia en
la combustión se obtiene con un contenido de humedad entorno al 1%.

. Influencia de la forma y tamaño:


El cociente entre el volumen y la superficie (V/S en mm) del combustible, depende de su forma
y tamaño y tiene una gran influencia en la velocidad de penetración del proceso de
carbonización. La influencia de estos parámetros viene reflejada en la siguiente ecuación:
/


Donde, V: volumen de la partícula

 S: superficie de la partícula

 Vol: contenido en volátiles en base seca

 t: segundos que dura el experimento

Esta velocidad es un parámetro fundamental dependiendo del uso del combustible, en
aplicaciones donde no existe un control eficaz del comburente, el aumento de esta velocidad
provoca un aumento del contenido en CO(debido a la rápida generación de volátiles) así como
de inquemados.

. Influencia de la densidad y la resistencia a la rotura


Ambas están relacionadas con las fuerzas de cohesión. Además, de aumentar la liberación de
volátiles, dificultan la evacuación de cenizas. Por otra parte la descomposición del material
dificulta el paso del comburente con los consiguientes problemas de mezcla con el
combustible.

. Influencia del contenido en cenizas


Las cenizas disminuyen el poder calorífico, reducen la temperatura de combustión y dificultan
la transmisión de calor. Funden a temperaturas relativamente bajas formando escorias
perjudiciales para los materiales refractarios, el hecho de que fundan es más perjudicial en
hogares con parrillas, pues la degradan al tiempo que la taponan originando una combustión
irregular por disminución del tiro.

Métodos de conversión de la biomasa en energía


Desde el punto de vista del aprovechamiento energético, la biomasa se caracteriza por tener
un bajo contenido en carbono, un elevado contenido de oxígeno y compuestos volátiles. El
poder calorífico depende mucho del tipo de biomasa utilizada y de su humedad.

Por tanto, bajo un punto de vista energético es conveniente dividir la biomasa en dos grandes
grupos (seca o húmeda), y en tres métodos de conversión de la biomasa en energía.

. Métodos termoquímicos


Se basan en la utilización del calor como fuente de transformación de la biomasa.

-Combustión: es la oxidación completa de la biomasa por el oxígeno del aire, libera agua y gas
carbónico; puede servir para la calefacción doméstica y para la producción de calor industrial.
Los rendimientos que se obtienen pueden llegar hasta un 95% si se acoplan equipos de
regulación de calor.

La combustión de la biomasa, depende fundamentalmente del proceso previo de pirolisis, uno
de los parámetros que más afecta al proceso de pirolisis es la forma y tamaño del combustible.
El proceso de combustión puede dividirse en tres fases:

-Durante la primera fase, recibe calor del entorno transfiriéndose a su interior por conducción,
lo que provoca un aumento de la temperatura. Cuando alcanza los 100.C, comienza el proceso
de secado que es endotérmico.

-A medida que se incrementa la temperatura se produce la descomposición pirolítica entorno
a los 250.C generándose fracciones volátiles y carbono fijo.

-Las fracciones volátiles comienzan a arder al entrar en contacto con el aire comburente, si el
aporte de calor del entorno permite que alcance temperaturas superiores. La combustión de
los volátiles y del carbono fijo demanda distintas cantidades de comburente, para los volátiles
es necesario un factor 2, mientras que para el carbono fijo no es necesario aire en exceso.

-Gasificación: Es el conjunto de reacciones termoquímicas, que se producen en un ambiente
pobre en oxígeno, y que dan como resultado la transformación de un sólido en una serie de
gases susceptibles de ser utilizados en una caldera, en una turbina o en un motor, tras ser
debidamente acondicionados.

Es un proceso endotérmico autosostenido en el que se convierte, mediante oxidación parcial a
temperatura elevada, una materia prima (generalmente sólida) en un gas con un moderado
poder calorífico. La gasificación se realiza en un recipiente cerrado, conocido por gasificador o
gasógeno, en el cual se introduce una cantidad de aire menor a la que se requeriría para su
combustión completa. Existen dos tecnologías principales de gasificación si se atiende al tipo
de gasificador:

-Lecho móvil: este a su vez se subdivide dependiendo del sentido relativo de las corrientes de
combustible y agente gasificante. Cuando las corrientes son paralelas, el gasificador se
denomina “downdraft” o de corrientes paralelas; cuando circula en sentido opuesto, se
denomina “updraft” o de contracorriente.


-Lecho fluido: el agente gasificante mantiene en suspensión a un aire inerte y al combustible,
hasta que las partículas de éste se gasifican y convierten en cenizas volátiles y son arrastradas
por la corriente de syngas.

-Pirólisis: es la combustión incompleta de la biomasa en ausencia de oxígeno, a unos 500.C,
obteniéndose un residuo carbonoso o chart y otros subproductos como aceite pirolítico, así
como la liberación de un gas pobre, mezcla de monóxido y dióxido de carbono, hidrógeno e
hidrocarburos ligeros. Los procesos de pirolisis pueden encuadrarse en tres grandes grupos
como se muestra en la siguiente tabla:



Los productos de pirolisis son gases, líquidos y residuos carbonosos cuyas cantidades relativas
dependen de las propiedades de la biomasa a tratar y de los parámetros de operación del
equipo. Así, la proporción en la que se obtiene cada uno de los productos básicos de la pirolisis
depende de: la temperatura del reactor, la razón de calentamiento asociada con el tamaño de
la partícula, el tiempo de residencia de los productos en el reactor, de la tecnología empleada
y de los parámetros de trabajo.

. Métodos biológicos


Se basan en la degradación de la biomasa por la acción de microrganismos, permitiendo el
aprovechamiento del potencial energético de la biomasa residual húmeda, disminuyendo su
carga contaminante y generando subproductos estabilizados con valor de fertilizante.

Pueden dividirse en dos grandes grupos; los anaerobios que se producen en ausencia de aire y
los aerobios que se producen en presencia de aire. Estos métodos se utilizan en la
fermentación. Tenemos dos tipos de fermentación:

-Fermentación alcohólica: proceso biológico de fermentación en plena ausencia de aire
(oxígeno-O2), originado por la actividad de algunos microrganismos que procesan los hidratos
de carbono ( normalmente azúcares: como pueden ser la glucosa, la fructosa, la sacarosa, el
almidón, etc.) para obtener como productos finales un alcohol en forma de etanol (CH3-CH2-
OH), dióxido de carbono (CO2) en forma de gas y unas moléculas de ATP que consumen los
propios microrganismos en su metabolismo celular energético anaeróbico.

-Fermentación metánica:






. Ventajas del uso de la biomasa


-El balance de CO2 emitido por la combustión de la biomasa es neutro. La combustión de la
biomasa, si se realiza en las condiciones adecuadas, produce agua y CO2, pero la cantidad de
CO2 emitida fue captada por las plantas durante su crecimiento.

-No emite contaminantes nitrogenados ni sulfurados, ni apenas partículas sólidas.

-Una parte de la biomasa procede de materiales residuales que es necesario eliminar. El
empleo de tecnología de digestión anaerobia para tratar la biomasa residual húmeda además
de eliminar su carga contaminante, reduce fuentes de olores molestos y elimina en su práctica
totalidad los gérmenes y microrganismos patógenos. Los fangos resultantes del proceso
pueden ser utilizados como fertilizantes en agricultura.

-Los cultivos excedentarios serán sustituidos por los cultivos energéticos, esto puede llegar a
ofrecer una nueva oportunidad al sector agrícola.

-La producción de biomasa es descentralizada puesto que disponemos del recurso disperso por
el territorio.

-Disminuye la dependencia externa de abastecimiento de combustibles.

-La implantación de cultivos energéticos en tierras abandonadas evita la erosión y la
degradación.

-El aprovechamiento de algunos tipos de biomasa genera puestos de trabajo en el medio rural.

-Puede almacenarse de forma sencilla y económica y las unidades de producción pueden variar
desde las pequeñas hasta miles de megavatios.

-La biomasa permite obtener gran variedad de productos y puede adaptarse a todos los
campos de utilización actual.

Biomasa.

1.Por que sendo mais rentable a enerxía da biomasa son máis usadas as outras?
2.Que cantidade de materia prima se necesita para produciron litro de biodiesel?
3.Cal é o material óptimo para a produción de biomasa?
4.Crees que poderá chegar a pasar de enerxía alternativa a enerxía primaria?Canto tempo pode tardar?
5.A súa transformación é máis ou menos contaminante que as outras enerxias (petroleo..)?

Pregunta 1:

-Los rendimientos de las calderas de la biomasa son algo inferiores a los que utilizan combustible fósiles.

-Posee una baja cantidad energética, para obtener la misma cantidad de energía que en otros combustibles necesitamos mayor cantidad de recurso. Los sistema de almacenamientos son mayores y  encarcen el sistema de transporte.

-Los sistemas de alimentación de combustible y eliminación de combustible son más complejos
y requieren mayores costes de operación y mantenimiento que los de las calderas
convencionales.

-Los canales de distribución de la biomasa no están tan desarrollados como los de los
combustibles fósiles.

-Muchas veces los combustibles tienen una gran cantidad de humedad y esto puede hacer que sea necesario un secado previo, lo que conlleva un encarecimiento de la operación.

Pregunta 2:

El biodiesel es un combustible líquido que se obtiene a partir de lípidos naturales como aceites
vegetales o grasas animales, con o sin uso previo, mediante procesos industriales de
esterificación y transesterificación, y que se aplica en la preparación de sustitutos totales o
parciales del gasóleo obtenido a partir del petróleo.

El biodiesel puede mezclarse con gasóleo procedente del petróleo en diferentes cantidades. Se
utilizan diferentes notaciones en función del porcentaje en volumen del biodiesel en la mezcla:
B100: biodiesel al 100%

B5: biodiesel al 5% y 95% de gasóleo.

Como referencia de cuanta materia prima se necesita para obtener 1 litro de biodiesel se toma el ejemplo concreto de la colza(planta oleaginosa), dependiendo del cultivo partir del
cual obtengamos el biodiesel la cantidad que vamos a necesitar es diferente porque depende de la cantidad de energía que el combustible contenga.Ejemplo:

Una hectárea de colza puede producir 500 litros de combustible. Para obtener esa hectárea de
colza se consumen 40, 50 litros de combustible, de este modo el productor está destinando el
10% de su producción al cultivo, logra el autoabastecimiento y a su vez puede vender parate
de la producción.

Pregunta 3:


El hueso de aceituna triturado uno de los materiales óptimos
para la obtención de biomasa, puesto que tiene una densidad energética muy elevada hasta el
punto de que muchas veces en la industria relacionada con este producto pagan mucho mejor
los residuos procedentes de la obtención del producto que el propio producto en sí.

Pregunta 4:

 Lo de aventurarse a decir si se transformará en energía primaria es muy precipitado, si bien es cierto cada vez se está  más de hecho de esos gráficos se desprende claramente un aumento en su uso pero
no se sabe hasta que punto se puede convertir en energía primaria.

Pregunta 5:

Su transformación es menos contaminante que otras energías, puesto que en numerosas
ocasiones la biomasa se utiliza tal cual la obtenemos en la naturaleza sin tener que pasar
ningún tipo de transformación (véase el caso de la cáscara de almendra, la cáscara de
avellana…) en caso de sufrir una transformación sería algo muy elemental como puede ser el
caso de sufrir un triturado previo los resto de podas, restos procedentes de la limpieza de
bosques…. Para su posterior transformación el pellet.