“Biomasa: La energía de la naturaleza”

Para la mayoría de la población mundial, las formas más familiares de energía renovable son las que provienen directamente del sol y del viento. Sin embargo existe otra fuente, en algunos casos, menos conocida pero con un alto potencial: la biomasa.

El término biomasa se refiere a toda la materia orgánica que proviene de árboles, plantas y desechos de animales que pueden ser convertidos en energía; o las provenientes de la agricultura (residuos de maíz, café, arroz, macadamia), del aserradero (podas, ramas, aserrín, cortezas) y de los residuos urbanos (aguas negras, basura orgánica y otros). La disponibilidad de cada recurso varía de región a región, de acuerdo con el clima, el tipo de suelo, la geografía, la densidad de la población, las actividades productivas, etcétera.

Se considera que la biomasa es una fuente renovable de energía porque su valor proviene del Sol. A través del proceso de fotosíntesis, la clorofila de las plantas captura su energía, y convierte el dióxido de carbono (CO2) del aire y el agua del suelo en carbohidratos, para formar la materia orgánica. Cuando estos carbohidratos se queman, regresan a su forma de dióxido de carbono y agua, liberando la energía que contienen; la biomasa funciona como una especie de batería que almacena la energía solar.

Fuentes de biomasa

  • Plantaciones energéticas

Estas son grandes plantaciones de árboles o plantas cultivadas con el fin específico de producir energía. Para ello se seleccionan árboles o plantas de crecimiento rápido y bajo mantenimiento, las cuales usualmente se cultivan en tierras de bajo valor productivo. Su período de cosecha varía entre los tres y los diez años.

Existen también muchos cultivos agrícolas que pueden ser utilizados para la generación de energía: caña de azúcar, maíz, sorgo y trigo. Igualmente, se pueden usar plantas oleaginosas como palma de aceite, girasol o soya y algunas plantas acuáticas como jacinto de agua o las algas, para producir combustibles líquidos como el etanol y el biodiesel. Este tipo de cultivos sirve para controlar la erosión y la degradación de los suelos.

La principal limitante para este tipo de plantaciones está en la escala, pues se requieren grandes extensiones de tierra para lograr una producción de energía rentable. Por esta razón, son factibles cuando se desarrollan con algún tipo de producción agrícola paralela, como por ejemplo, el maíz, la caña de azúcar y la palma de aceite.

  • Residuos forestales

Los residuos de procesos forestales son una importante fuente de biomasa que actualmente es poco explotada en el área centroamericana. Se considera que, de cada árbol extraído para la producción maderera, sólo se aprovecha comercialmente un porcentaje cercano al 20%. Se estima que un 40% es dejado en el campo, en las ramas y raíces, a pesar de que el potencial energético es mucho mayor y otro 40% en el proceso de aserrío, en forma de astillas, corteza y aserrín.

La mayoría de los desechos de aserrío son aprovechados para generación de calor, en sistemas de combustión directa; en algunas industrias se utilizan para la generación de vapor. Los desechos de campo, en algunos casos, son usados como fuente de energía por comunidades aledañas, pero la mayor parte no es aprovechada por el alto costo del transporte.

  • Desechos agrícolas

Al igual que en la industria forestal, muchos residuos de la agroindustria son dejados en el campo. Aunque es necesario reciclar un porcentaje de la biomasa para proteger el suelo de la erosión y mantener el nivel de nutrientes orgánicos, una cantidad importante puede ser recolectada para la producción de energía. Ejemplos comunes de este tipo de residuos son el arroz, el café y la caña de azúcar. Los campos agrícolas también son una fuente importante de leña para uso doméstico: más del 50% del volumen total consumido.

Por otro lado, las granjas producen un elevado volumen de “residuos húmedos” en forma de estiércol de animales. La forma común de tratar estos residuos es esparciéndolos en los campos de cultivo, con el doble interés de disponer de ellos y obtener beneficio de su valor nutritivo. Cabe destacar que esta práctica puede provocar una sobrefertilización de los suelos y la contaminación de las cuencas hidrográficas.

  • Desechos industriales

La industria alimenticia genera una gran cantidad de residuos y subproductos, que pueden ser usados como fuentes de energía, los provenientes de todo tipo de carnes (avícola, vacuna, porcina) y vegetales (cáscaras, pulpa) cuyo tratamiento como desechos representan un costo considerable para la industria. Estos residuos son sólidos y líquidos con un alto contenido de azúcares y carbohidratos, los cuales pueden ser convertidos en combustibles gaseosos.

  • Desechos urbanos

Los centros urbanos generan una gran cantidad de biomasa en muchas formas, por ejemplo: residuos alimenticios, papel, cartón, madera y aguas negras. La mayoría de los países centroamericanos carecen de adecuados sistemas para su procesamiento, lo cual genera grandes problemas de contaminación de suelos y cuencas. Por otro lado, la basura orgánica en descomposición produce compuestos volátiles (metano, dióxido de carbono, entre otros) que contribuyen a aumentar el efecto invernadero. Estos compuestos tienen un considerable valor energético que puede ser utilizado para la generación de energía “limpia”.

Ventajas de la biomasa

  1. Fuente renovable de energía y su uso no contribuye a acelerar el calentamiento global; de hecho, permite reducir los niveles de dióxido de carbono y los residuos de los procesos de conversión, aumentando los contenidos de carbono de la biosfera.
  2. La captura del metano de los desechos agrícolas y los rellenos sanitarios, y la sustitución de derivados del petróleo, ayudan a mitigar el efecto invernadero y la contaminación de los acuíferos.
  3. Los combustibles biomásicos contienen niveles insignificantes de sulfuro y no contribuyen a las emanaciones que provocan “lluvia ácida”.
  4. La combustión de biomasa produce menos ceniza que la de carbón mineral y puede usarse como insumo orgánico en los suelos.
  5. La conversión de los residuos forestales, agrícolas y urbanos para la generación de energía reduce significativamente los problemas que trae el manejo de estos desechos.
  6. La biomasa es un recurso local que no está sujeto a las fluctuaciones de precios de la energía, provocadas por las variaciones en el mercado internacional de las importaciones de combustibles. En países en desarrollo, su uso reduciría la presión económica que impone la importación de los derivados del petróleo.
  7. El uso de los recursos de biomasa puede incentivar las economías rurales, creando más opciones de trabajo.
  8. Las plantaciones energéticas pueden reducir la contaminación del agua y la erosión de los suelos; así como favorecer el mantenimiento de la biodiversidad.

Desventajas

  1. Por su naturaleza, la biomasa tiene una baja densidad relativa de energía; es decir, se requiere su disponibilidad en grandes volúmenes para producir potencia, en comparación con los combustibles fósiles, por lo que el transporte y manejo se encarecen y se reduce la producción neta de energía.
  2. Su combustión incompleta produce materia orgánica, monóxido de carbono (CO) y otros gases. Si se usa combustión a altas temperaturas, también se producen óxidos de nitrógeno. A escala doméstica, el impacto de estas emanaciones sobre la salud familiar es importante.
  3. La producción y el procesamiento de la biomasa pueden requerir importantes insumos, como combustible para vehículos y fertilizantes, lo que da como resultado un balance energético reducido en el proceso de conversión. Es necesario minimizar el uso de estos insumos y maximizar los procesos de recuperación de energía.
  4. Aún no existe una plataforma económica y política generalizada para facilitar el desarrollo de las tecnologías de biomasa, en cuanto a impuestos, subsidios y políticas que cubren, por lo general, el uso de hidrocarburos. Los precios de la energía no compensan los beneficios ambientales de la biomasa o de otros recursos energéticos renovables.
  5. El potencial calórico de la biomasa es muy dependiente de las variaciones en el contenido de humedad, clima y la densidad de la materia prima.

Datos interesantes

  • Las comunidades rurales pueden ser energéticamente auto suficientes en un alto grado, a partir del uso racional de los residuos y administrando inteligentemente la biomasa disponible en la localidad.
  • Los residuos agrícolas, como la leña y el carbón vegetal, han sido usados en procesos tradicionales en los países en vías de desarrollo y a usos primarios en pequeña escala; por ejemplo, la cocción de alimentos o las pequeñas actividades productivas como panaderías, caleras, secado de granos.
  • La agricultura genera cantidades considerables de desechos (rastrojos): se estima que, en cuanto a desechos de campo, el porcentaje es más del 60%, y en desechos de proceso, entre 20% y 40%.
  • Aproximadamente el 80% de toda la basura orgánica urbana puede ser convertida en energía


Energías renovables http://www.renovables.gob.mx/portal/Default.aspx?id=1650&lang=1

Manual sobre energía renovable: Biomasa http://www.bun-ca.org/publicaciones/BIOMASA.pdf

Energía de la biomasa

http://www.idae.es/index.php/mod.documentos/mem.descarga file=/documentos_10374_Energia_de_la_biomasa_07_b954457c.pdf

Vanessa Rendón
LPL

“Energías Renovables”

Hoy en día es muy usual escuchar acerca del calentamiento global y las consecuencias que ya se pueden percibir y que podrían desencadenarse en un futuro: aumento gradual en la temperatura promedio de la superficie del planeta,  que impacta en el clima (la magnitud y frecuencia de las lluvias), en la salud (aumento en las enfermedades respiratorias y cardiovasculares, entre otras). Al mismo tiempo también se prevé una disminución en el nivel de agua de lagos y ríos y en la cantidad de agua disponible en los acuíferos. En conclusión, poco a poco ecosistemas terrestres, costeros, la agricultura, flora y fauna se están viendo afectados.

Lo anterior es el problema pero ¿cuál es la solución? Si bien no hay una única, es fundamental comenzar a plantear alternativas. Una de ellas es el incremento en el uso de energías renovables. Las energías renovables son aquellas cuya fuente reside en fenómenos de la naturaleza, procesos o materiales susceptibles de ser transformados en energía aprovechable por la humanidad, y que se regeneran naturalmente, por lo que se encuentran disponibles de forma continua.

Las fuentes renovables de energía perdurarán por miles de años y se pueden clasificar de distintas formas: por su origen primario de la energía (energía del sol, calor de la corteza terrestre y/o movimiento relativo de la luna y el sol), por el nivel de desarrollo de las tecnologías (tradicional, nueva y/o en proceso de desarrollo), y por las aplicaciones de las energías (electricidad, calor y/o combustibles líquidos).

Ejemplos de energías renovables son los siguientes

  • Eólica-Las turbinas eólicas transforman la energía cinética del viento en energía mecánica, ya sea para mover directamente una máquina, tal como una bomba de agua o un molino de granos, o bien para impulsar un generador eléctrico.Las tecnologías de turbina más comunes son: las de eje horizontal (eficientes para zonas rurales con grandes disposiciones de terreno y las de eje vertical (requieren una menor área de instalación y generan menos ruido)
  • Radiación Solar-Existen dos tecnologías: la fotovoltaica (PV) y la de concentración solar (CSP). Las celdas fotovoltaicas transforman directamente la radiación solar en electricidad por medio de un fenómeno físico denominado efecto fotovoltaico. Las celdas fotovoltaicas se pueden utilizar en conexión con la red eléctrica o bien en sitios aislados, por medio de sistemas que incluyen baterías. Las tecnologías de concentradores solares de potencia, resultan óptimas para instalaciones con capacidades superiores a los 50MW y con una componente de irradiación solar directa alta; en estas centrales la radiación solar calienta un fluido que en su estado de vapor sobrecalentado mueve una turbina y pone en marcha un generador eléctrico.
  • Hidráulica-Las tecnologías de turbinas hidráulicas aprovechan la energía cinética del agua en cauces naturales o artificiales para inducir el movimiento de un generador eléctrico. Las modalidades de generación principales incluyen la acumulación de energía en forma potencial por medio de una represa con sus compuertas en la sección inferior de la cortina, el desvío parcial de un cauce de río en zonas con un gradiente de altura aprovechable o el aprovechamiento directo o natural a flor de cauce.
  • Biomasa-Se utiliza en varias aplicaciones industriales: la energía contenida en productos de biomasa o derivados de la biomasa tales como el bagazo de caña, el licor negro, el biogás y distintos residuos agrícolas y agroindustriales son utilizados en industrias por medio de calderas y otras tecnologías para la producción de calor y, en algunos casos, electricidad.
  • Geotermia-Se aprovecha por medio de la perforación de pozos donde se capta a través de tuberías el vapor sobrecalentado por las cámaras magmáticas para hacer girar una turbina e impulsar un generador eléctrico o bien para aplicaciones térmicas como calefacción de interiores, balnearios y procesos industriales o agroindustriales. Existen cinco tipos de recursos geotérmicos: (a) hidrotermales, (b) roca seca caliente, (c) geopresurizados, (d) marinos y (e) magmáticos.

Esto es de manera general lo que son las energías renovables pero a continuación nos adentraremos más al caso de nuestro país. Según datos del gobierno federal la capacidad instalada por fuentes renovables de energía hasta agosto del 2010 era la siguiente: 

Para complementar esta información los invito a consultar el documento de “Energías Renovables para el Desarrollo Sustentable en México” que la Secretaría de Energía nos ofrece en: http://www.sener.gob.mx/res/PE_y_DT/pe/FolletoERenMex-SENER-GTZ_ISBN.pdf  aquí podrás encontrar datos sobre la tecnología, el estado actual, el potencial y los costos de aplicar energías alternativas. Al mismo tiempo, podrás encontrar el marco legal y los instrumentos de fomento económico y financiero.

Finalmente y de manera concreta, el documento también incluye algunas prospectivas que la Secretaría de Energía prevé acerca de las energías renovables: la hidroenergía crecerá 2.3% por año, la biomasa y desechos 3.7% y otras renovables 4.1%. Por su parte, las energías renovables no utilizadas en la generación eléctrica alcanzarán sólo el  5% del total de la mezcla, reduciendo su participación  la biomasa y desechos del 8% al 4% entre 2002 y 2030 debido a que el uso principal de la biomasa en México  al 2004, es en el sector residencial (leña para la cocción de alimentos); si bien habrá una reducción en el consumo  total de biomasa, el avance será que de usar leña se pasará  a un mayor uso de biomasa proveniente de residuos agronómicos y urbanos. En cuanto a la biomasa y los desechos, se prevé un incremento para llegar a ser tan importante como la geotermia en 2030 (36% y 38% del total generado por ER excluyendo la hidroenergía) y el doble de la contribución del viento (19%).

Al ver la importancia de la biomasa y del poco conocimiento que aún se tiene sobre el proceso que se debe seguir para convertirla en energía, sus ventajas, desventajas, sus aplicaciones y el potencial que tiene en nuestro país, creemos conveniente tratar estos tema en próximas entradas.

Vanessa Rendón Montero
LPL

“Pasos sostenibles”

El actual etilo de vida de los seres humanos es insostenible dada la capacidad productiva de nuestro planeta y el consumo desmedido de sus habitantes, sobre todo en países industrializados, por lo anterior las nuevas tendencias mundiales de consumo, producción y comercialización se inclinan hacia la sostenibilidad, pues, el desarrollo sostenible y la erradicación de la pobreza son factores recíprocos de necesidad y suficiencia, la pobreza está ligada a una gestión racional de los recursos naturales y los ecosistemas por lo tanto en esquemas de consumo primario como son los países de renta baja la sostenibilidad se presenta como gran oportunidad para aliviar problemas como crisis alimentarias, desastres naturales y crisis económicas, además de mitigar la desigualdad social y los efectos del cambio climático.

El proceso de Marrakech es un consenso de producción y consumo, a partir de la situación insostenible mundial, el cual crea parámetros para que las naciones trabajen en factores como:

  • Construcción de edificaciones que incorporen tecnologías ecológicas y eficienten el uso de recursos naturales
  • Transportes que reduzcan la emisión de carbono y mejoren la calidad de vida de los usuarios
  • Producción de bienes y servicios que reduzcan su impacto ambiental, tanto en manejo eficiente de recursos y de residuos como en transportación
  • Eficiencia energética, incorporación de energías renovables, aprovechamiento de recursos naturales y reducción de la dependencia de energías no renovables
  • Desarrollos urbanos donde la infraestructura tenga un enfoque sostenible; todas esta medidas con el fin de generar bienestar social y desarrollo humano

Nuestro país es parte de este consenso e incluye en la estrategia de producción y consumo, la comercialización, así revisa los patrones actuales y realiza acciones para modificarlos como son la consulta de Producción y Consumo Sostenible de la SEMARNAT con el objetivo de homolagar estas prácticas a la definicion de PyCS:

“el uso de servicios y productos que respondan a las necesidades básicas, mejoren la calidad de vida y, a la vez, minimizan el uso de recursos naturales y materiales tóxicos, así como las emisiones de desechos y contaminantes durante el ciclo de vida del servicio o producto, sin poner en peligro las necesidades de las generaciones futuras”. Simposio de Oslo 1994

Parte de esta nueva tendencia es crear indicadores que midan el impacto ambiental del consumo de una sociedad y de un habitante promedio como es el caso de la Huella ecológica que mide el impacto de una persona, ciudad o país, sobre la Tierra, para satisfacer lo que consume y para absorber sus residuos

El estilo de vida promedio de un mexicano representa 2.4 hectáreas por cada habitante lo cual significa, que si todo el mundo consumiera así, necesitaríamos 1.36 planetas para sostener la población mundial al estilo de vida actual.

Te invitamos a medir tu huella ecologica en la siguiente dirección y tomar medidas individuales que generen cambios mundiales, http://myfootprint.org/es/

Existen varias opciones para reducir la huella ecológica como incluir hábitos personales en nuestro actual ritmo de vida encaminados a ser conscientes del equilibrio de nuestro planeta o como la compra o emisión de vales de compensación de carbono los cuales son vendidos por diferentes organizaciones y tiene un valor entre los 4 y 40 dolares por tonelada métrica de dioxido de carbono y que son destinados a financiar proyectos de energias renovanles, reforestación, entre otros.

Guillermo Martínez
LPL