La biomasa ha ganado reconocimiento como una fuente de energía renovable basada en la materia orgánica que ha estado viva o recientemente ha sido parte de organismos vivos, esencial en la lucha contra el cambio climático y la dependencia de combustibles fósiles.
Este artículo vamos a entender en profundidad qué es la biomasa, su origen, características, usos y el papel crucial que desempeñan los biocombustibles derivados de ella.
Tabla de Contenidos
¿Qué es la biomasa?
La biomasa se refiere a cualquier material orgánico que esté vivo o que haya estado vivo recientemente. Esto incluye desde árboles y cultivos hasta residuos animales y basura orgánica. La energía de la biomasa proviene del sol, capturada por las plantas a través de la fotosíntesis.
Este tipo de energía es renovable, siempre y cuando las plantas que se utilizan se reemplacen continuamente, y puede ser aprovechada al consumir la biomasa, quemarla o transformarla en biocombustibles.
Aclaración: También tienen consideración de biomasa la materia orgánica de las aguas residuales y los lodos de depuradora. Así como la fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos (RSU). Aunque dadas las características específicas de estos residuos se suelen considerar como un grupo aparte.
Características de la biomasa
La biomasa posee cualidades que la hacen particularmente adecuada como fuente de energía renovable. Desde su diversidad en materiales hasta su capacidad de regeneración, estas características permiten que sea una alternativa sostenible frente a los combustibles tradicionales. Algunas de estas características son:
- Renovabilidad: La biomasa es una fuente de energía renovable, ya que los materiales orgánicos pueden regenerarse mediante procesos naturales o humanos.
- Diversidad: Incluye madera, paja, mazorcas de maíz, excremento animal, residuos sólidos urbanos y más.
- Sostenibilidad: Al replantar y manejar adecuadamente los recursos, la biomasa puede mantener un balance neutro de carbono.
¿Cómo funciona la biomasa como fuente de energía?
La biomasa puede ser transformada en energía mediante procesos como la combustión directa, gasificación y fermentación anaerobia. Estos procesos liberan la energía almacenada en compuestos orgánicos, proporcionando calor, electricidad o combustibles.
Hasta hace 150 años, la biomasa proporcionaba a la gente la mayor parte de la energía que consumían. Los habitantes de las cuevas y los colonizadores quemaban la madera para calentarse y para cocinar sus alimentos.
En muchos de los países más pobres, todavía se sigue quemando la madera para cubrir la mayoría de sus necesidades energéticas al igual que también se queman las mazorcas de maíz y la paja. En los lugares donde no hay árboles, la gente quema el excremento de las vacas y el de los cerdos.
¿La biomasa es renovable o no renovable?
La biomasa es considerada una fuente de energía renovable porque proviene de materiales orgánicos que pueden ser regenerados. Sin embargo, su sostenibilidad depende de prácticas responsables, como la reforestación y el manejo adecuado de residuos.
¿De qué forma utilizamos diariamente la biomasa?
Lo mismo las personas que los animales obtienen su energía de la biomasa. La energía contenida en todo lo que comemos procede de las plantas. El pan está hecho de la planta del trigo. Las hamburguesas son el producto de las vacas que comían hierba cuando estaban vivas.
Tipos de biocombustibles derivados de la biomasa
La biomasa es una excelente alternativa energética por dos razones. La primera es que, a partir de ella se pueden obtener una gran diversidad de productos; la segunda, se adapta perfectamente a todos los campos de utilización actual de los combustibles tradicionales.
Así, mediante procesos específicos, se puede obtener toda una serie de combustibles sólidos, líquidos o gaseosos. Los que pueden ser aplicados para cubrir las necesidades energéticas de confort, transporte, cocinado, industria y electricidad, o servir de materia prima para la industria.
La biomasa se puede clasificar según su estado físico y uso energético:
Biocombustibles sólidos
- Leña sin procesar: Comúnmente utilizada en calefacción doméstica.
- Astillas y briquetas: Ideales para hornos y calefacción industrial.
- Pellets: Un combustible compacto y eficiente.
- Carbón vegetal: Producido mediante combustión lenta de madera.
Biocombustibles líquidos
- Etanol: Derivado de cultivos como maíz y trigo, es más limpio que la gasolina.
- Aceites vegetales: Y ésteres derivados de ellos.
- Aceites de pirólisis: Sustitutos de combustibles fósiles.
Biocombustibles gaseosos
- Biogás: Producido a partir de la descomposición anaeróbica de materia orgánica.
- Hidrogeno: Considerado un vector energético con gran potencial.
Los biocombustibles sólidos derivados de la biomasa
Dentro del grupo de los biocombustibles sólidos, los más importantes son los de tipo primario. Están constituidos por materias lignocelulósicas procedentes del sector agrícola o forestal y de las industrias de transformación que producen residuos de dicha naturaleza.
La paja y los restos de poda de vid, olivo y frutales, la leña, las cortezas y los restos de podas y aclareos de las masas forestales son materia típica para elaboración de biocombustibles sólidos de origen agrario.
También las cáscaras de frutos secos y huesos de aceituna y otros frutos, los orujillos procedentes de la extracción del aceite de orujo en las almazaras y los restos de las industrias del corcho, la madera y el mueble, constituyen una buena materia prima para la fabricación de biocombustibles sólidos.
Otro grupo de biocombustibles sólidos lo constituye el carbón vegetal, que resulta de un tratamiento térmico con bajo contenido en oxígeno de la biomasa leñosa. Pero al ser el resultado de una alteración termoquímica de la biomasa primaria, debe ser considerado de naturaleza secundaria.
Aunque una parte importante de la biomasa se utiliza directamente, como por ejemplo la leña en hogares y chimeneas, la utilización energética moderna de los biocombustibles sólidos requiere un acondicionamiento especial.
Formas generalizadas de utilización de los biocombustibles sólidos
Las formas más generalizadas de utilización de este tipo de biocombustible son:
- La astillas constituyen un material adecuado para ser empleado en hornos cerámicos, de panadería, viviendas individuales, calefacción centralizada de núcleos rurales o pequeñas industrias. Se obtienen a partir de los restos leñosos de los tratamientos silvícolas, de las operaciones de corte de madera o de las podas de árboles de cultivos leñosos. Cuando las astillas se van a utilizar en quemadores específicos (que necesiten inyectores, por ejemplo), previamente hay que molerla para obtener un combustible más fino y a fin de eliminar restos (piezas metálicas, arena, piedras o vidrios).
- Las briquetas son cilindros (de 50 a 130 mm de diámetro y de 5 a 30 mm de longitud). Tienen una densidad elevada (entre 1.000 y 1.300 kg/m3) y se fabrican por medio de prensas. En ellas el material es sometido a altas presiones y se calienta, produciendo en su interior procesos termoquímicos que generan productos adherentes que favorecen la cohesión del material. También se pueden añadir adherentes artificiales para facilitar la cohesión y reducir la presión de prensado. Es una forma normal de tratar el serrín procedente de las industrias del mueble y la madera.
- Los pelets (o pellets) son cilindros más pequeños. Se preparan mediante prensas de granulación, análogas a las utilizadas para la fabricación de los piensos compuestos. La compactación se consigue de forma natural o mediante la adición de elementos químicos que no contengan elementos contaminantes en la combustión. La materia prima, al igual que en el caso de las briquetas, debe tener poca humedad y baja granulometría. Es un producto muy manejable que puede servir para automatizar instalaciones de pequeño o mediano tamaño.
- El carbón vegetal se obtiene mediante la combustión lenta y parcial de biomasa leñosa con un cierto contenido en humedad a una temperatura variable entre 250 y 600º C. El contenido calórico del carbón vegetal (cisco) es de unas 6.000 a 8.000 kcal/kg según su contenido en cenizas. En el proceso de transformación se forman también un conjunto de aceites pesados y de productos de naturaleza diversa. Se aglutinan con la denominación de breas o “aceites de pirólisis”, y que pueden utilizarse para fines energéticos en sustitución de combustibles líquidos. Este último proceso está todavía en fase de I+D.
Algunas aplicaciones de la biomasa
La biomasa tiene aplicaciones diversas que van desde la generación de calor hasta la producción de electricidad y combustibles. Estas son algunas de las principales:
Generación de calor
- Estufas y calderas domésticas: Utilizan pellets o briquetas para calefacción y agua caliente.
- Sistemas centralizados: Red de calefacción para urbanizaciones o industrias enteras.
Producción de electricidad
- Centrales eléctricas: Utilizan residuos orgánicos para generar electricidad. Estas plantas también reducen la cantidad de basura en vertederos.
Producción de Biocombustibles
- Biogás: Ideal para generar electricidad o como gas para cocinas.
- Etanol y biodiésel: Alternativas a la gasolina y el diésel tradicionales.
Ventajas y desventajas de utilizar la biomasa
Ventajas
- Reducción de emisiones: La combustión de biomasa no incrementa el CO2 neto en la atmósfera.
- Aprovechamiento de residuos: Convierte desechos en recursos energéticos.
- Desarrollo rural: Genera empleo y oportunidades económicas en áreas agrícolas.
Desventajas
- Contaminación local: Aunque menor que los combustibles fósiles, la quema de biomasa puede liberar contaminantes.
- Requiere manejo responsable: La sobreexplotación de recursos puede dañar ecosistemas.
Origen y fuentes de biomasa para fines energéticos
Biomasa Natural
Incluye madera y restos vegetales provenientes de áreas no cultivadas. Aunque tradicionalmente usada, su explotación debe ser limitada para evitar la destrucción de ecosistemas.
La leña procedente de árboles crecidos espontáneamente en tierras no cultivadas ha sido utilizada tradicionalmente por el hombre para calentarse y cocinar. Sin embargo, este tipo de biomasa no es la más adecuada para su aprovechamiento energético masivo. Ello podría conllevar la destrucción de los ecosistemas que la producen, y que constituyen una reserva de un valor incalculable.
Sí se pueden aprovechar los residuos de las partes muertas o los restos de podas y aclareos, ya que evita posibles incendios. Pero siempre respetando al máximo el equilibrio y la estabilidad de los ecosistemas.
La biomasa natural constituye la base del consumo energético de los pueblos en vías de desarrollo. A medida que aumenta su población y su demanda de energía, mayor es la presión que se ejerce sobre los ecosistemas naturales, llegando en ocasiones a un sobreconsumo, lo que genera situaciones de desertización.
Biomasa Residual
Se genera como subproducto de actividades agrícolas, forestales y urbanas. Su aprovechamiento ayuda a reducir residuos y descontaminar.
Es la que se genera como consecuencia de cualquier proceso en que se consuma biomasa. Se produce en explotaciones agrícolas, forestales o ganaderas, así como los residuos de origen orgánico generados en las industrias y en los núcleos urbanos.
La utilización de biomasas residuales es, en principio, atractiva, pero limitada. En general, es más importante la descontaminación que se produce al eliminar estos residuos que la energía que se puede generar con su aprovechamiento.
En muchos casos, sin embargo, puede hacer autosuficientes desde el punto de vista energético a las instalaciones que aprovechan sus propios residuos. Instalaciones como granjas, industrias papeleras, serrerías o depuradoras urbanas.
Cultivos Energéticos (Agroenergética)
Cultivos como caña de azúcar y remolacha son utilizados exclusivamente para producir biocombustibles.
Los cultivos energéticos, realizados con la finalidad de producir biomasa transformable en biocombustibles (en lugar de producir alimentos, como ha sido la actividad tradicional de la agricultura) son ya realidad en países como Brasil y Estados Unidos. Estos países enfocan la producción de caña de azúcar y maíz, respectivamente, a la obtención de bioetanol.
En Europa, el etanol obtenido de remolacha y cereales, y los ésteres derivados de aceites de colza constituyen los biocarburantes de mayor desarrollo en la actualidad.
Teniendo en cuenta el excedente de tierras de cultivo dedicadas a fines alimentarios, es de esperar en un futuro que la actividad agraria se derive en parte hacia la producción de energía. Siendo los cultivos mas prometedores, a corto plazo, los productores de biomasa lignocelulósica (eucaliptos, acacias, chopos, cardo de la especie Cynara cardunculus) para aplicaciones térmicas.
Características deseables de los cultivos energéticos
- Altos niveles de productividad en biomasa con bajos costos de producción. De tal forma que hagan viable económicamente la producción de biocombustibles o biocarburantes en relación a los de origen fósil.
- Posibilidad de desarrollarse en tierras marginales o en tierras agrícolas marginalizadas por falta de mercado para los productos tradicionalmente cultivados.
- Requerimiento de maquinaria agrícola convencional, normalmente disponible por los agricultores, utilizable también para otros cultivos propios de la zona.
- No contribuir a la degradación del medio ambiente. De de tal forma que el balance medioambiental producido por su cultivo sea superior al que se produciría si la tierra agrícola estuviese en barbecho o fuera ocupada por un cultivo tradicional.
- Balance energético positivo. Es decir, que la energía neta contenida en la biomasa producida sea superior a la gastada en el cultivo más la parte proporcional correspondiente a la gastada en la obtención de los productos y equipos utilizados.
- Posibilidad de recuperar fácilmente las tierras después de finalizado el cultivo energético para realizar otros cultivos si las condiciones socioeconómicas así lo aconsejaran.
Conclusión
La biomasa y los biocombustibles representan una solución sostenible para enfrentar los retos energéticos globales. Con un manejo adecuado, esta fuente de energía puede contribuir significativamente a un futuro más limpio y menos dependiente de los combustibles fósiles.