ENERGIAS RENOVABLES

TRABAJO PRÁCTICO ENERGÍA BIOMASA

PROF: CHAVEZ CLAUDIO

ALUMMNA: PAOLA CACERES COMISIÓN B
1)
a) Concepto de Energía de Biomasa.
La energía que se puede obtener de la biomasa proviene de la luz solar, la cual gracias al proceso de fotosíntesis, es aprovechada por las plantas
verdes mediante reacciones químicas en las células, las que toman CO2 del aire y lo transforman en sustancias orgánicas, según una reacción del
tipo: CO2 + H2O (H-COH) + O2 En estos procesos de conversión la energía solar se transforma en energía química que se acumula en diferentes
compuestos orgánicos (polisacáridos, grasas) y que es incorporada y transformada por el reino animal, incluyendo al ser humano, el cual invierte la
transformación para obtener bienes de consumo.

b) ¿Por qué la bibliografía la considera una opción de futuro?

En la bibliografía se considera a este tipo de energía como una opción de futuro, debido a que la biomasa ha sido el primer combustible empleado
por el hombre y el principal hasta la revolución industrial. Se utilizaba para cocinar, para calentar el hogar, para hacer cerámica y, posteriormente,
para producir metales y para alimentar las máquinas de vapor. Fueron precisamente estos nuevos usos, que progresivamente requerían mayor
cantidad de energía en un espacio cada vez más reducido, los que promocionaron el uso del carbón como combustible sustitutivo, a mediados del
siglo XVIII.
Desde ese momento se empezaron a utilizar otras fuentes energéticas más intensivas (con un mayor poder calorífico), y el uso de la biomasa fue
bajando hasta mínimos históricos que coincidieron con el uso masivo de los derivados del petróleo y con unos precios bajos de estos productos.
A pesar de ello, la biomasa aún continúa jugando un papel destacado como fuente energética en diferentes aplicaciones industriales y domésticas.
Por otro lado, el carácter renovable y no contaminante que tiene y el papel que puede jugar en el momento de generar empleo y activar la economía
de algunas zonas rurales, hacen que la biomasa sea considerada una clara opción de futuro.

1) Explique y diagrame los procesos de conversión de la biomasa en energía.

Procesos de conversión de la biomasa en energía
Desde el punto de vista del aprovechamiento energético, la biomasa se caracteriza por tener un bajo contenido de carbono, un elevado contenido de
oxígeno y compuestos volátiles. Estos compuestos volátiles (formados por cadenas largas del tipo CnHm, y presencia de CO2, CO e H2) son los que

1
concentran una gran parte del poder calorífico de la biomasa. El poder calorífico de la biomasa depende mucho del tipo de biomasa considerada y de
su humedad. Así normalmente estos valores de poder calorífico de la biomasa se pueden dar en base seca o en base húmeda.
En general se puede considerar que el poder calorífico de la biomasa puede oscilar entre los 3000 – 3500 kcal/kg para los residuos ligno -
celulósicos, los 2000 – 2500 kcal/kg para los residuos urbanos y finalmente los 10000 kcal/kg para los combustibles líquidos provenientes de cultivos
energéticos. Estas características, juntamente con el bajo contenido de azufre de la biomasa, la convierten en un producto especialmente atractivo
para ser aprovechado energéticamente.
Cabe destacar que, desde el punto de vista ambiental, el aprovechamiento energético de la biomasa no contribuye al aumento de los gases de efecto
invernadero, dado que el balance de emisiones de CO2 a la atmósfera es neutro. En efecto, el CO2 generado en la combustión de la biomasa es
reabsorbido mediante la fotosíntesis en el crecimiento de las plantas necesarias para su producción y, por lo tanto, no aumenta la cantidad de CO2
presente en la atmósfera. Al contrario, en el caso de los combustibles fósiles, el carbono que se libera a la atmósfera es el que está fijo a la tierra
desde hace millones de años.
Desde el punto de vista energético resulta conveniente dividir la biomasa en dos grandes grupos

2
Biomasa seca
Aquella que puede obtenerse en forma natural con un tenor de humedad menor al 60%, como la leña, paja, etc. Este tipo se presta mejor a ser
utilizada energéticamente mediante procesos TERMOQUÍMICOS O FISÍCOQUÍMICOS, que producen directamente energía térmica o productos
secundarios en la forma de combustibles sólidos, líquidos o gaseosos.
Biomasa húmeda
Se denomina así cuando el porcentaje de humedad supera el 60%, como por ejemplo en los restantes vegetales, residuos animales, vegetación
acuática, etc. Resulta especialmente adecuada para su tratamiento mediante PROCESOS QUÍMICOS, o en algunos casos particulares, mediante
simples PROCESOS FÍSICOS, obteniéndose combustibles líquidos y gaseosos. Hay que aclarar que esta clasificación es totalmente arbitraria, pero
ayuda a visualizar mejor la siguiente caracterización de los procesos de conversión.

2) Procesos termoquímicos
Comprenden básicamente la COMBUSTIÓN, GASIFICACIÓN y PIRÓLISIS, encontrándose aún en etapa de desarrollo la LIQUEFACCIÓN
DIRECTA.

3
*Combustión
Es el más sencillo y más ampliamente utilizado, tanto en el pasado como en el presente. Permite obtener energía térmica, ya sea para usos
domésticos (cocción, calefacción) o industriales (calor de proceso, vapor mediante una caldera, energía mecánica utilizando el vapor de una
máquina).
Las tecnologías utilizadas para la combustión directa de la biomasa abarcan un amplio espectro que va desde el sencillo fogón a fuego abierto (aún
utilizado en vastas zonas para la cocción de alimentos) hasta calderas de alto rendimiento utilizadas en la industria.

*Gasificación
Consiste en la quema de biomasa (fundamentalmente residuos forestoindustriales) en presencia de oxígeno, en forma controlada, de manera de
producir un gas combustible denominado “gas pobre” por su bajo contenido calórico en relación, por ejemplo, al gas natural (del orden de la cuarta
parte). La gasificación se realiza en un recipiente cerrado, conocido por gasógeno, en el cual se introduce el combustible y una cantidad de aire
menor a la que se requeriría para su combustión completa.
El gas pobre obtenido puede quemarse luego en un quemador para obtener energía térmica, en una caldera para producir vapor, o bien ser enfriado
y acondicionado para su uso en un motor de combustión interna que produzca, a su vez, energía mecánica.

* Licuefacción
La licuefacción de biomasa se basa en hidrogenación indirecta. Las molé- culas complejas de celulosa y lignina son rotas, el oxígeno es removido, y
se adicionan átomos de hidrógeno. El producto de esa reacción química es una mezcla de hidrocarburos que al enfriarse se condensan en un líquido.
En el proceso de licuefacción la biomasa se calienta con vapor y monóxido de carbono, o hidrógeno y monóxido de carbono, a temperaturas
de 250 °C a 450 °C y presiones de alrededor de 27 MPa [1] en la presencia de un catalizador. La biomasa no necesita ser seca como
en la mayoría de los procesos de gasificación, dado que en el proceso se adiciona agua. La licuefacción de biomasa por hidrogenación
se ha logrado a escala pequeña con residuos urbanos, varios residuos agrícolas, pecuarios y forestales, encontrándose el método
todavía en etapa de desarrollo.

*Pirolisis
Proceso similar a la gasificación (a la cual en realidad incluye) por el cual se realiza una oxigenación parcial y controlada de la biomasa, para obtener
como producto una combinación variable de combustibles sólidos (carbón vegetal), líquidos (efluentes piroleñosos) y gaseosos (gas pobre).
Generalmente, el producto principal de la pirólisis es el carbón vegetal, considerándose a los líquidos y gases como subproductos del proceso.
La pirólisis con aprovechamiento pleno de subproductos tuvo su gran auge antes de la difusión masiva del petróleo, ya que constituía la única fuente
de ciertas sustancias (ácido acético, metanol, etc.) que luego se produjeron por la vía petroquímica. Hoy en día, sólo la producción de carbón vegetal
reviste importancia cuantitativa.
El carbón vegetal como combustible sólido presenta la ventaja frente a la biomasa que le dio origen, de tener un poder calórico mayor o, lo que es lo
mismo, un peso menor para igual cantidad de energía, lo que permite un transporte más fácil. No obstante, debe hacerse notar que la carbonización
representa una pérdida muy importante de la energía presente en la materia prima, ya que en el proceso consume gran cantidad de ella.

4
*Procesos bioquímicos
Los procesos bioquímicos se basan en la degradación de la biomasa por la acción de microorganismos, y pueden dividirse en dos grandes grupos:
los que se producen en ausencia de aire (anaeróbicos) y los que se producen en presencia de aire (aeróbicos).

*Procesos anaeróbicos
La fermentación anaeróbica, para la que se utiliza generalmente residuos animales o vegetales de baja relación carbono / nitrógeno, se realiza en un
recipiente cerrado llamado “digestor” y da origen a la producción de un gas combustible denominado biogás. Adicionalmente, la biomasa degradada
que queda como residuo del proceso de producción del biogás, constituye un excelente fertilizante para cultivos agrícolas. Las tecnologías
disponibles para su producción son muy variadas pero todas ellas tienen como común denominador la simplicidad del diseño y el bajo costo de los
materiales necesarios para su construcción. El biogás, constituido básicamente por metano (CH4) y dióxido de carbono (CO2), es un combustible que
puede ser empleado de la misma forma que el gas natural. También puede comprimirse para su uso en vehículos de transporte, debiéndose eliminar
primero su contenido de CO2.

*Procesos aeróbicos
La fermentación aeróbica de biomasa de alto contenido de azúcares o almidones, da origen a la formación de alcohol (etanol), que, además de los
usos ampliamente conocidos en medicina y licorería, es un combustible líquido de características similares a los que se obtienen por medio de la

5
refinación del petróleo. Las materias primas más comunes utilizadas para la producción de alcohol son la caña de azúcar, mandioca, sorgo dulce y
maíz. El proceso incluye una etapa de trituración y molienda para obtener una pasta homogénea, una etapa de fermentación y una etapa de
destilación y rectificación.
*Otros recursos energéticos
Hay oportunidades en que la biomasa resulta más útil al hombre para otros usos distintos del de producir energía a través de ella, como es el caso de
los alimentos, fibras textiles, materiales de construcción, etc. Sin embargo, la explotación de biomasa para distintas actividades económicas, deja una
parte de ella sin aprovechar, la que se transforma en residuo de esa actividad. De acuerdo a las características particulares que poseen, los residuos
pueden provenir de las siguientes actividades: forestales, forestoindustrales, agrícolas, pecuarias, agroindustriales o urbanas. Es importante destacar
que en ocasiones puede darse la necesidad de cultivar y explotar la biomasa con fines exclusivamente energéticos. En este caso se habla de cultivos
energéticos.
3) Dentro de recursos energéticos se encuentran los recursos forestales, agrícolas, forestoindustriales, pecuarios y residuos urbanos:
¿Qué características presentan?

*Recursos forestales y forestoindustriales

Incluyen ambas categorías de biomasa para energía, es decir, RESIDUOS Y PLANTACIONES ENERGÉTICAS. En la explotación de los bosques
naturales realizada con la finalidad de obtener madera para aserrado o elaboración de pulpa de papel, se producen residuos de las siguientes
características:
* Especies no aptas para aserrado o pulpa que se destinan a la producción de leña.
* Residuos de cosecha, raleo, etc., bajo la forma de ramas, despuntes, tocones, etc.
* Residuos de aserradero bajo la forma de cortezas, costaneros, aserrín, viruta, etc.
En los casos en que la explotación forestal está destinada específicamente a la producción de energéticos, se elijen especies que, aunque no tengan
características deseables en los otros usos, presentan un rápido crecimiento. Un ejemplo característico de este tipo de plantaciones lo constituyen los
montes de eucaliptus que se destinan a la fabricación de carbón vegetal para siderurgia. Los ciclos de corta y rebrote son en general cortos (3 a 7
años), dependiendo de las especies y del uso energético que se les dará.

*Recursos agrícolas
También en este caso encontramos ambas categorías de biomasa para energía: residuos y cultivos energéticos.

*Residuos
Son aquellas partes de la planta cultivada con fines alimenticios y/o industriales que no son útiles para esos usos: paja de trigo, rastrojo de maíz,
tallos de algodón, etc. Aun teniendo en cuenta que una parte de estos residuos debe ser incorporada al suelo para mantener sus condiciones de
fertilidad y textura, otra porción importante de los mismos puede ser destinada a su utilización energética. Esta utilización presenta, sin embargo,
algunos inconvenientes:
* La explotación agrícola tradicional en Argentina es de tipo extensivo, por lo que la recolección de los residuos se encarece demasiado, quitándole
valor económico al mismo.
* Su densidad es muy baja, lo que obliga a movilizar grandes volúmenes y recurrir a procesos de densificación para su posterior conversión en
energía útil.
Desde el punto de vista técnico, los residuos agrícolas, dependiendo de sus características propias, pueden ser convertidos en energía útil a través
de procesos termoquímicos o bioquímicos: su grado de humedad y su contenido de lignina definirán en cada caso el proceso más conveniente.

* Cultivos energéticos
Se dice de aquellas áreas cultivadas con el objetivo específico de producir materia energética, como puede ser una plantación de caña o remolacha
azucarera para la obtención de alcohol combustible, o bien, una plantación de girasol para la obtención de aceite vegetal combustible. Aquí se
presenta una competencia directa entre la producción de alimentos y de energía, dado que las tierras a utilizar en un cultivo energético deben ser de
calidad análoga a las agrícolas. De todos modos, a nivel local puede existir una conveniencia en la implantación de este tipo de cultivos. El proceso a
emplear para la producción de energía, depende fundamentalmente del cultivo de que se trate.

*Recursos pecuarios
En este caso, y dejando de lado la energía provista por los animales de tiro (caballos, bueyes, etc.) que no es despreciable, encontramos solamente
la categoría de residuos con fines energéticos, que están representados por la deyecciones de los animales. La conveniencia de la utilización
energética de los recursos pecuarios, se ve restringida a aquellos casos en los cuales los animales se crían en zonas limitadas (cría intensiva o
feedloft) debido a las dificultades de recolección que se presentan en extensiones grandes. Las deyecciones animales son la mejor materia prima

6
para la producción de biogás a través de la fermentación anaeróbica. Aunque estos residuos representan también un fertilizante natural del suelo, la
utilización energética de los mismos no afecta el equilibrio ecológico, dado que el efluente que se obtiene como producto de la digestión conserva los
nutrientes inalterados, permitiendo su reintegro al suelo y eliminando, en cambio, los elementos potencialmente contaminantes.
* Recursos agroindustriales
También aquí se trata de residuos de los procesos de industrialización de productos agropecuarios que pueden ser empleados con fines energéticos.
En muchos de los casos, la energía producida con su utilización, resultaría suficiente para abastecer todo el proceso de elaboración. Ejemplos
característicos de este tipo de aprovechamiento son la fabricación de azúcar a partir de la caña, en cuyo caso el bagazo puede alimentar las calderas
del ingenio, o el refinado de arroz, en el cual la cáscara puede quemarse para producir vapor y, mediante este, generar electricidad para los molinos y
sistemas de transporte y selección. Otro tipo de residuos agroindustriales lo constituyen los efluentes líquidos de industrias como los ingenios
(vinaza), frigoríficos, industrias lácteas (suero), etc. Este tipo de efluentes con alto contenido orgánico, puede ser utilizado para producir biogás
mediante su digestión.

* Residuos urbanos
Las concentraciones urbanas proveen también de fuentes de biomasa para energía a través de sus residuos, tanto sólidos como líquidos. Los
residuos sólidos urbanos poseen una gran proporción de materia orgánica la cual, separada del resto (aprovechable también en gran parte para el
reciclado de vidrio, papel, metales, etc.), y convenientemente tratada, puede ser utilizada como combustible para calderas que produzcan vapor de
proceso y/o energía eléctrica mediante máquinas de vapor. Los residuos cloacales, a su vez, pueden ser empleados para la generación de biogás
por medio de su fermentación anaeróbica. En ambos casos se contribuye asimismo a solucionar graves problemas de contaminación y degradación
ecológica.

5) ¿Cuál es el aprovechamiento actual de la energía de Biomasa en Argentina?

Aprovechamiento actual de la Energía de Biomasa en la Argentina:
En Argentina y en el resto del mundo, se han realizado y se realizan actualmente aprovechamientos energéticos de la biomasa.
Uno de los aprovechamientos de mayor importancia es el dedicado a la fabricación de carbón vegetal del cual se hace uso casi exclusivo en la
industria siderúrgica instalada en la provincia de Jujuy (Altos Hornos Zapla). El mismo se obtiene fundamentalmente a partir de plantaciones de
eucaliptus realizadas con ese fin. También se utiliza en otras industrias y para uso doméstico, aunque su importancia comparativa es mucho menor.
Otro aprovechamiento significativo es la utilización de bagazo de caña de azúcar como combustible para las calderas de los ingenios azucareros. En
algunos casos, este combustible prácticamente permite la autosuficiencia energética de estas industrias. Relacionada con la caña azúcar podemos
mencionar la fabricación de alcohol que, convenientemente deshidratado y dosificado, dio origen a la alconafta, utilizada en cierta época en varias
provincias argentinas. Este proyecto no prosperó por llegarse a la conclusión de que desde el punto de vista económico no resultaba satisfactorio
para las características del país.
Otros aprovechamientos los constituyen:
*El uso de leña a nivel doméstico en zonas rurales y semirurales.
*El uso de leña para calefacción (hogares).
*El uso de residuos agroindustriales (cáscara de girasol, cáscara de arroz, cáscara de maní, etc.) en calderas, para su uso térmico o eléctrico. para
producir vapor de proceso.
*El uso de residuos forestoindustriales (aserrín, costaneros y viruta) para generar energía en la industria de transformación de la madera.
La utilización de LFG (gas metano capturado en rellenos sanitarios) para generación de energía eléctrica.
La generación de biogás en tambos (este uso en realidad está muy poco difundido).
Es importante destacar que el potencial de aprovechamiento energético de la biomasa en la Argentina es muchísimo mayor a su actual utilización y
para su desarrollo futuro es menester realizar una importante tarea de difusión de las posibilidades existentes y de las tecnologías para su uso.