Recursos de biomasa leñosa

. Se está haciendo mayor hincapié en la promoción de la bioenergía en los países industrializados y en los países en desarrollo para contrarrestar los problemas ambientales.

>La biomasa puede ser utilizada para la producción de energía a diferentes escalas, incluyendo la generación de energía a gran escala, la cogeneración o proyectos de calefacción térmica a pequeña escala en instituciones gubernamentales, educativas o de otro tipo. La biomasa proviene de actividades humanas y naturales e incorpora subproductos de la industria maderera, cultivos agrícolas, residuos forestales, residuos domésticos y madera. Los recursos van desde granos de maíz hasta tallos de maíz, desde aceites de soja y canola hasta grasas animales, desde pastos de pradera hasta maderas duras, e incluso algas. La mayor fuente de energía de la madera es el licor de pulpa o licor negro, un producto de desecho de la industria de la pulpa y el papel.

La biomasa leñosa es la fuente de energía renovable más importante si se garantiza una gestión adecuada de la vegetación. Los principales beneficios de la biomasa leñosa son los siguientes:

  • Distribución uniforme sobre la superficie del mundo, en contraste con las fuentes de energía finitas.
  • Tecnologías de conversión de menor intensidad de capital empleadas para explotar el potencial energético.
  • Atractiva oportunidad para la autosuficiencia energética local, regional y nacional.
  • Alternativa tecno-económicamente viable a las reservas de combustibles fósiles que se agotan rápidamente.
  • Reducción de las emisiones de GEI.
  • Brindar oportunidades a los agricultores, empresarios y población rural locales para que aprovechen su potencial de desarrollo sostenible.

Estados Unidos es actualmente el mayor productor de electricidad a partir de biomasa, con más de la mitad de la capacidad instalada mundial. La biomasa representa el 1,5% del suministro total de electricidad, frente al 0,1% de la energía eólica y solar combinada. Más de 7.800 MW de potencia se producen en centrales de biomasa instaladas en más de 350 emplazamientos en EE.UU., que representan alrededor del 1% de la capacidad total de generación de electricidad. Según la Agencia Internacional de la Energía, aproximadamente el 11% de la energía se deriva de la biomasa en todo el mundo.

Recursos de biomasa

Los sistemas de procesamiento de biomasa constituyen una parte significativa de la inversión de capital y de los costes de explotación de una instalación de conversión de biomasa, dependiendo del tipo de biomasa que se vaya a procesar, así como de los requisitos de preparación de la materia prima. Sus principales componentes son los sistemas de almacenamiento, manipulación, transporte, reducción de tamaño, limpieza, secado y alimentación de la biomasa. La cosecha de cultivos de biomasa, la recogida de residuos de biomasa y el almacenamiento y transporte de recursos de biomasa son elementos críticos en la cadena de suministro de recursos de biomasa.

Todo el procesamiento de la biomasa produce subproductos y flujos de desechos denominados colectivamente residuos, que tienen un potencial energético significativo. Una amplia gama de recursos de biomasa están disponibles para su transformación en energía en los bosques naturales, las zonas rurales y los centros urbanos. Algunas de las fuentes han sido discutidas en los siguientes párrafos:


Una gran cantidad de actividades naturales y humanas contribuye a la materia prima de la biomasa

1. Residuos de la industria de pulpa y papel

La mayor fuente de energía de la madera es el producto de desecho de la industria de la pulpa y el papel llamado licor negro. Las operaciones de tala y procesamiento generan grandes cantidades de residuos de biomasa. El procesamiento de la madera produce aserrín y una colección de corteza, ramas y hojas/agujas. Una fábrica de papel, que consume una gran cantidad de electricidad, utiliza los residuos de pulpa para crear energía para uso interno.

2. Residuos forestales

La explotación forestal es una fuente importante de biomasa para la producción de energía. La tala puede realizarse en forma de raleos en rodales jóvenes o de tala en rodales más viejos para obtener madera o pulpa que también produzca copas y ramas que puedan utilizarse para la producción de bioenergía. Las operaciones de cosecha normalmente sólo eliminan entre el 25 y el 50 por ciento del volumen, dejando los residuos disponibles como biomasa para la producción de energía. Las masas dañadas por insectos, enfermedades o incendios son fuentes adicionales de biomasa. Los residuos forestales suelen tener una baja densidad y valores de combustible que mantienen altos los costes de transporte, por lo que resulta económico reducir la densidad de biomasa en el propio bosque.

3. Residuos agrícolas o de cultivos

Los residuos de los cultivos agrícolas incluyen la paja de maíz (tallos y hojas), paja de trigo, paja de arroz, cáscaras de nueces, etc. La estufa de maíz es una fuente importante de aplicaciones de bioenergía debido a las enormes áreas dedicadas al cultivo de maíz en todo el mundo.

4. Residuos de madera urbana

Estos residuos consisten en recortes de césped y de árboles, troncos enteros de árboles, paletas de madera y cualquier otro residuo de construcción y demolición fabricado con madera aserrada. El material leñoso rechazado puede ser recogido después de un proyecto de construcción o demolición y convertido en mantillo, compost o utilizado para alimentar plantas de bioenergía.

5. Cultivos energéticos

Los cultivos energéticos dedicados son otra fuente de biomasa leñosa para la producción de energía. Estos cultivos son plantas de crecimiento rápido, árboles u otra biomasa herbácea que se cosechan específicamente para la producción de energía. Se han identificado cultivos de crecimiento rápido, tolerantes a plagas, específicos del lugar y del suelo mediante el uso de la bioingeniería. Por ejemplo, el rendimiento operativo en el hemisferio norte es de 10-15 toneladas/ha anuales. Una central típica de ciclo de vapor de 20 MW que utiliza cultivos energéticos requeriría una superficie de alrededor de 8.000 ha para suministrar energía de forma rotativa.

Los cultivos energéticos herbáceos se cosechan anualmente después de dos o tres años para alcanzar la plena productividad. Estos incluyen pastos como el switchgrass, el pasto elefante, el bambú, el sorgo dulce, el pasto agropiro, etc.

Los cultivos leñosos de corta rotación son árboles de madera dura de crecimiento rápido que se cosechan entre cinco y ocho años después de la siembra. Estos incluyen el álamo, el sauce, el arce plateado, el álamo, el fresno verde, el nogal negro, el chicle dulce y el sicomoro.

Los cultivos industriales se cultivan para producir productos químicos o materiales industriales específicos, por ejemplo, kenaf y pajas para fibras, y ricinoleico. Los cultivos agrícolas incluyen almidón de maíz y aceite de maíz? aceite y harina de soja? almidón de trigo, otros aceites vegetales, etc. Los recursos acuáticos como las algas, el quelpo gigante, las algas marinas y la microflora también contribuyen a la materia prima de la bioenergía.

Biomasa leñosa y sostenibilidad

Las prácticas de cosecha eliminan sólo una pequeña porción de ramas y copas, dejando suficiente biomasa para conservar la materia orgánica y los nutrientes. Además, la ceniza obtenida tras la combustión de la biomasa compensa las pérdidas de nutrientes mediante la fertilización periódica del suelo en los bosques naturales y en los campos. El impacto de la utilización de la biomasa forestal en la ecología y la biodiversidad es insignificante. De hecho, los residuos forestales son beneficiosos para el medio ambiente debido a su potencial para sustituir a los combustibles fósiles como fuente de energía.

La plantación de cultivos energéticos en tierras agrícolas abandonadas dará lugar a un aumento de la diversidad de especies. La creación de bosques con diversidad estructural y de especies ayuda a reducir el impacto de insectos, enfermedades y malezas. Del mismo modo, la creación artificial de diversidad es esencial cuando se plantan especies genéticamente modificadas o genéticamente idénticas. Los cultivos de rotación corta dan mayores rendimientos que los bosques, por lo que se necesitan tramos más pequeños para producir biomasa, lo que resulta en la reducción del área bajo manejo forestal intensivo. Un enfoque inteligente de la ordenación forestal contribuirá en gran medida a la consecución de los objetivos de sostenibilidad.

La mejora de las prácticas agrícolas promete aumentar el rendimiento de la biomasa, reducir los costos de cultivo y mejorar la calidad del medio ambiente. La investigación exhaustiva en los campos de la genética vegetal, las técnicas analíticas, la teledetección y los sistemas de información geográfica (SIG) contribuirán enormemente a aumentar el potencial energético de la materia prima de la biomasa.

Los sistemas de bioenergía ofrecen importantes posibilidades para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero debido a su inmenso potencial para sustituir a los combustibles fósiles en la producción de energía. La biomasa reduce las emisiones y mejora la retención de carbono, ya que los cultivos de rotación corta o los bosques establecidos en tierras agrícolas abandonadas acumulan carbono en el suelo. La bioenergía suele tener un efecto de mitigación irreversible al reducir el dióxido de carbono en la fuente, pero puede emitir más carbono por unidad de energía que los combustibles fósiles, a menos que los combustibles de biomasa se produzcan de manera insostenible.

Conclusiones

La biomasa puede desempeñar un papel importante en la reducción de la dependencia de los combustibles fósiles mediante el uso de tecnologías de conversión termoquímica. Además, el aumento de la utilización de combustibles basados en la biomasa contribuirá a salvaguardar el medio ambiente, la generación de nuevas oportunidades de empleo, el desarrollo sostenible y la mejora de la salud en las zonas rurales. El desarrollo de tecnologías eficientes para el manejo de la biomasa, la mejora de los sistemas agroforestales y el establecimiento de pequeñas y grandes centrales eléctricas basadas en la biomasa pueden desempeñar un papel importante en el desarrollo rural. La energía de biomasa también podría ayudar a modernizar la economía agrícola. Una gran cantidad de energía se gasta en el cultivo y procesamiento de cultivos como la caña de azúcar, el coco y el arroz, que se pueden satisfacer mediante la utilización de residuos ricos en energía para la producción de electricidad. La integración de los gasificadores alimentados con biomasa en las centrales eléctricas de carbón sería ventajosa en términos de mayor flexibilidad en respuesta a las fluctuaciones de la disponibilidad de biomasa y a los menores costes de inversión. El crecimiento de la industria de la bioenergía también puede lograrse haciendo más hincapié en la comercialización de la energía verde.

Escrito por Salman Zafar , Renewable Energy Expert.

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