1Semillero en prospectiva energtica de Colombia. Jaimes, Laura. Biomasa en el mundo.

Biomasa en el mundo.

Kafarov, Viatcheslav, Ph.D., Berrio, Jose y Jaimes, Laura.Semillero en prospectiva energtica de Colombia.

Resumen El uso de la biomasa como fuente energtica se haba limitado a la combustin directa de recursos forestales y agrcolas hasta que se empezaron a crear proyectos de investigacin y desarrollo tecnolgico centrados en consolidarla como una alternativa energtica diversa, renovable y poco contaminante, esto produce que su contribucin a la dinmica energtica mundial y la eficiencia de los procesos de transformacin en los cuales est involucrada aumenten. Entendiendo como se ha formulado y modificado el papel de este recurso energtico fue posible analizar algunas prospectivas realizadas, para determinar su importancia en el panorama energtico en un futuro cercano.

ndice de Trminos alternativa, biomasa, biocombustibles, energa renovable, nuevas tecnologas, prospectiva, transformacin. INTRODUCCINLa biomasa como fuente de energa se ha implementado desde la antigedad, especficamente a partir del descubrimiento del fuego [1]- [2]- [3]. Experimentalmente, poco a poco el hombre fue definiendo las fuentes forestales que mejores resultados en trminos de energa proporcionaban al quemarlas, esta labor duro muchos aos, aproximadamente hasta el principio de la revolucin industrial, ya que la aceleracin del desarrollo del sector productivo trajo consigo el reto de hallar nuevas fuentes energticas ms intensivas que proporcionaran los requerimientos establecidos a un menor costo, encontrando la solucin en el carbn, el petrleo y sus derivados [1]- [4]- [3]- [5].

Actualmente diferentes factores han influido para que el uso de biomasa como fuente de energa aumente, entre los cuales se encuentran: el incremento del costo de produccin del petrleo, el reto ambiental que busca la disminucin de la contaminacin y el deterioro que sufre nuestro planeta, la poltica de autosuficiencia energtica implementada por la mayora de pases que busca no depender de las potencias petroleras, el crecimiento poblacional especialmente en los pases en va de desarrollo y los nuevos estudios desarrollados para aumentar el rendimiento energtico de la biomasa implementando nuevas tecnologas enfocadas en su transformacin en biocombustibles slidos, lquidos y gaseosos utilizados para obtener energa trmica, elctrica y fuerza motriz [1]- [2]- [4]- [3]. Estas tcnicas son muy diversas y mucho ms eficientes que la tradicional combustin directa, incluyen modificaciones genticas a especies vegetales de los cultivos energticos, novedosos diseos de plantas biogasificadoras y de pirolisis, algunas acopladas con celdas de combustibles, accin metablica de organismos microbianos, tratamientos especiales de la parte orgnica de los residuos slidos como los reactores anaerobios, entre otros [3]- [4]. Comment by Jose Berrio: Toca pensarlo bien debido a la situacin, porque al principio escribes actualmente.

Lo que se proyecta para el futuro es la consolidacin de la biomasa como un recurso energtico diverso, renovable y poco contaminante que supla un porcentaje considerable de la demanda y oferta energtica mundial, siendo este un reto muy grande no solo para el sector industrial, sino tambin para el poltico, agropecuario y cientfico.

En este artculo se presenta la situacin actual del uso de la biomasa como recurso energtico y un anlisis de diferentes prospectivas que han sido publicadas.GENERACIN DE ENERGA Y TIPOS DE BIOMASALa biomasa se define como el conjunto de materia orgnica de origen vegetal, animal o procedente de la transformacin natural o artificial de la misma que posee energa almacenada en diferentes compuestos como polisacridos, carbohidratos y cidos grasos, la cual se aprovecha por medio de su conversin. Dicha energa proviene de la fijacin de la luz solar por medio de la fotosntesis que realizan los organismos vegetales y la incorporacin de esta por parte de los dems organismos vivos [1]- [2]- [3].

Existen varios aspectos importantes para determinar el uso energtico de las fuentes de biomasa, entre los cuales se encuentran: los costos energticos de recoleccin y transporte desde los lugares de generacin hasta los centros de utilizacin y los relacionados con su preparacin para la incorporacin a los procesos de transformacin, las determinaciones legales de cada pas acerca la disposicin de los recursos agrcolas y forestales, al igual que el manejo de los desechos industriales, agropecuarios y residenciales [3]- [6], y sobre todo las caractersticas fsicas y qumicas, ya que al ser una fuente de energa tan diversa, son las que determinan la factibilidad tcnica y econmica de los procesos de conversin energtica y el tipo de combustible o subproducto que se va a generar, entre estas podemos resaltar: la composicin qumica, el porcentaje de cenizas, la granulometra, la densidad aparente, el contenido de humedad relativa y el poder calorfico, superior e inferior, el cual es bajo en comparacin de otras fuentes energticas, ya que la biomasa posee un bajo contenido de carbono y un elevado contenido de oxgeno y compuestos voltiles. Esta ltima propiedad depende principalmente del tipo de biomasa, por lo cual es importante conocer su clasificacin [2]- [3]- [5]- [7]- [8]- [9]- [10]- [11]. Biomasa NaturalRecursos orgnicos que se producen en los ecosistemas naturales sin ningn tipo de intervencin humana. El uso de estos recursos implica gastos relacionados con la gestin de la adquisicin y el transporte del recurso al lugar de utilizacin, lo que provoca que en algunos casos no sea viable econmicamente, adems puede ocasionar daos ambientales a los ecosistemas [3]- [5]- [7].

Dentro de esta clasificacin se encuentran los recursos agrcolas y forestales, de los cuales se obtiene la lea, la principal fuente de biomasa utilizada en el mundo, con la cual se suplen las necesidades energticas en el sector domstico y de las pequeas actividades productivas en la mayora de pases en va de desarrollo [2]- [3]- [5]- [7].

Cultivos energticos Extensas plantaciones cultivadas con el fin especfico de producir energa, se caracterizan por ser rboles (sector forestal) o plantas (sector agrcola) de crecimiento rpido y bajo mantenimiento, las cuales usualmente se cultivan en tierras de bajo valor productivo. Este tipo de cultivos ayuda a controlar la erosin y la degradacin de los suelos; adems promueve otros beneficios a los agricultores y en si al desarrollo agrario de los pases [2]- [3]- [5].

La principal limitante para este tipo de cultivos es la extensin de tierra necesaria para lograr que la produccin de energa sea rentable. Por esta razn, son factibles cuando se desarrollan con algn tipo de produccin agrcola paralela [3].

Entre las plantaciones agrcolas ms utilizadas se encuentran: caa de azcar, maz, sorgo, cardo, trigo, palma de aceite, girasol, soya y entre las forestales: sauce, pino, abedul y eucalipto (cultivos dendroenergticos) [5]- [7]- [8].

En los ltimos aos se ha incrementado la creacin de estos cultivos destinados a la generacin de biocombustibles de primera y segunda generacin, especialmente en Europa, Norte y Latinoamrica, lo que ha generado controversia al existir una competencia por la utilizacin de terrenos agrcolas en el cultivo de plantaciones de fin alimenticio y energtico [9]- [10]- [11].Biomasa ResidualCorresponde a los subproductos o residuos generados en las actividades agropecuarias, forestales, industriales y domsticas. Dentro de este grupo es importante hacer una subclasificacion segn el contenido de humedad, ya que determina los procesos de transformacin y los productos generados [2]- [3]- [5]- [7]- [8]- [9]- [10]- [11].

Biomasa residual seca: residuos con contenido de humedad inferior al 60%. Hacen parte de esta divisin los residuos provenientes de actividades agrcolas, ganaderas, forestales y de los procesos de la industria agroalimentaria. Su transformacin se realiza por procesos termoqumicos y fisicoqumicos para obtener biocombustibles slidos, lquidos y gaseosos [2]- [3]- [5]- [7]- [8]- [9]- [10]- [11].

Biomasa residual hmeda: residuos con contenido de humedad superior al 60%. Hacen parte de esta divisin las aguas residuales urbanas e industriales y los residuos ganaderos principalmente purines. Su transformacin se realiza por procesos fsicos para obtener combustibles lquidos y gaseosos y bioqumicos por fermentacin aerobia y anaerobia [2]- [3]- [5]- [7]- [8]- [9]- [10]- [11].

La biomasa residual es muy utilizada como materia prima de las nuevas tecnologas de transformacin, por esto los trabajos de investigacin estn enfocados en encontrar la forma de obtener fuentes de energa eficientes que puedan reducir la produccin de desechos y as contribuir a la disminucin de la contaminacin de fuentes hdricas y suelos [3]- [9].

En la tabla se especifican los diferentes tipos de residuos que se utilizan como materias primas en los procesos de transformacin [2]- [3]- [5]- [7]- [8]- [9]- [10]- [11]. TABLA IBIOMASA RESIDUAL

La siguiente imagen ejemplifica la informacin descrita anteriormente acerca de las formas de generacin de biomasa [3].

Fig. 1: Generacin de biomasa.PROCESOS Y TECNOLOGAS DE LA TRANSFORMACIN DE LA BIOMASALa forma ms tradicional y usada de obtener la energa contenida en la biomasa es la combustin directa para generar calor, esta puede utilizarse directamente para usos domsticos (coccin, calefaccin), industriales (calor de proceso), o para la produccin de vapor y electricidad. La materia prima para este proceso son los recursos forestales naturales, los cultivos dendroenergticos y los residuos slidos de la industria forestal y agrcola [2]- [5]- [10].

Las tcnicas que se utilizan son muy variadas, van desde sistemas simples como pequeas estufas, chimeneas, hornos y calderas, los cuales se caracterizan por tener poca eficiencia energtica, ser de uso local y por no requerir de un tratamiento previo del combustible [3]- [10], hasta sistemas para el uso industrial, que tienden a ser ms complejos y de instalaciones ms grandes ya que requieren de mayor eficiencia, dentro de estos sistemas se encuentran: las calderas de lecho fijo o parrilla, las calderas de lecho fluidizado y las calderas de combustible pulverizado o lecho arrastrado. En trminos generales debido a las particularidades de la bioma, los costos de operacin de su combustin son ms elevados que los de la combustin de carbn [5]- [10]- [11].

Para garantizar mejores resultados y facilitar su utilizacin, almacenamiento y transporte, se realiza un tratamiento previo de la biomasa, este consiste en trozar, picar, astillar, moler, secar (mediante secado natural, aprovechando los fenmenos termogensicos o procedimientos forzados, utilizando aire o vapor caliente) y realizan procesos de densificacin y compactacin en los que se obtienen polvos, pellets y briquetas [1]- [3]- [5]- [7].

En los ltimos aos, la investigacin y el desarrollo tecnolgico de nuevas alternativas energticas se han centrado en el planteamiento de nuevos procesos, tecnologas y modificaciones a los procesos tradicionales, estos se enfocan en aumentar la eficiencia de la conversin, disminuyendo la energa liberada que se pierde y de ese modo tambin la contaminacin y los problemas de salubridad [1]- [2]- [3]- [5]- [6]- [10]- [11]. Estas alternativas son: Procesos termoqumicosCo-combustin: consiste en sustituir en una planta ya existente una parte del combustible fsil habitual (carbn), entre el 2 y el 20 % por biomasa (residual seca y cultivos energticos), a pesar que este porcentaje es bajo, teniendo en cuenta la magnitud de las plantas, el resultado final es la produccin de una muy importante cantidad de energa elctrica utilizando esta fuente [4]. La co-combustin presenta ventajas frente a la combustin de biomasa tales como: disminucin de la inversin necesaria por unidad de potencia instalada, generacin de energa elctrica con mayor rendimiento, ya que se disminuye la complejidad del proceso, el rea de operacin y los costos de mantenimiento y transporte, mayor flexibilidad en la operacin pues el funcionamiento de la central no se determina con la disponibilidad de biomasa. Adems, esta alternativa posee menores emisiones de , , y otros gases de efecto invernadero que la combustin de carbn [10]- [12]. Las centrales de co-combustin son en esencia las mismas que las de combustin de carbn, con la diferencia que dependiendo de la tecnologa se requiere una adaptacin diferente de las fuentes de biomasa, como este proceso es el que incrementa los costos de operacin, actualmente se estn probando diferentes opciones para aumentar la eficiencia energtica de las centrales de co-combustin la cual se estima que se encuentra en el intervalo del 30-40% [12].

Gasificacin: consiste en la combustin de biomasa (residual forestoindustrial y agrcola) en presencia de una cantidad de oxgeno o aire menor a la que se requerira para su combustin completa, en forma controlada, para producir un gas combustible denominado gas pobre [4]. Este proceso se realiza en un recipiente cerrado, conocido por gasgeno (reactor termo-qumico), en el cual la combustin completa produce dixido de carbono y vapor de agua y la combustin parcial produce monxido de carbono, metano e hidrgeno (gases combustibles). El gas resultante puede quemarse para obtener energa trmica, en una caldera o turbina para producir vapor, o bien ser enfriado y acondicionado para su uso en un motor de combustin interna que produzca, a su vez, energa mecnica [2]- [3]- [10], este combustible gaseoso presenta ventajas frente a la biomasa slida ya que es ms verstil, se puede usar para los mismos propsitos que el gas natural y es relativamente libre de impurezas. La tecnologa que se implementa para este fin depende del tipo y la cantidad de biomasa que se dispone y del fin energtico que se pretende [13].

Pirlisis: es un proceso similar a la gasificacin, en la que se realiza una oxigenacin parcial y controlada de la biomasa, para obtener como producto una combinacin variable de combustibles slidos (carbn vegetal), lquidos (aceites) y gaseosos (gas pobre, gas rico) [4]. Se considera que el producto principal es el carbn vegetal y los dems son subproductos, en ocasiones es una etapa previa a los dems procesos termoqumicos. A pesar que este proceso es conocido desde la antigedad, ha tomado un nuevo auge gracias al incremento en la demanda de carbn vegetal, el cual posee mayor poder calorfico que las fuentes de biomasa [2]- [5]. Entre los factores que influyen en el proceso se encuentran: la composicin y tamao de las fuentes de biomasa, la temperatura, la presin, el tiempo de residencia y la cintica de la reaccin, estos determinan si la forma como se realiza la pirolisis es lenta, convencional o flash y cules sern los productos finales. Es importante resaltar que a pesar que el costo de instalacin, operacin y mantenimiento de las plantas piroliticas es elevado, con este proceso se obtienen menores emisiones de gases contaminantes en comparacin con la combustin y la eficiencia energtica es mayor debido a que todos los subproductos pueden ser utilizados [3]- [10].Procesos bioqumicos Anaerobios: proceso microbiolgico que se desarrolla en ausencia de oxgeno, utilizando fuentes de biomasa liquidas o con alto porcentaje de humedad relativa y baja relacin carbono- nitrgeno para el proceso metablico de la digestin, del cual se obtiene como producto principal el biogs [2]- [5]- [6]- [10], un biocombustible compuesto principalmente de metano y dixido de carbono, con pequeas cantidades de hidrgeno, sulfuro de hidrgeno y nitrgeno, que puede ser empleado de la misma forma que el gas natural, comprimindose para su uso en vehculos de transporte o quemarse en turbinas o motores para producir calor y electricidad, y como subproducto biomasa degrada, la cual se utiliza como fertilizante [2]. La fermentacin anaerobia tiene lugar en un recipiente cerrado denominado digestor, consta de cuatro fases: hidrolisis, acidognesis, acetognesis y metanognesis [10] y depende de factores como: la temperatura, la agitacin y el tiempo de retencin en el reactor [14] . Las tecnologas de produccin de biogs son muy variadas, pero tienen como factor comn la simplicidad del diseo y el bajo costo de los materiales necesarios para su construccin, algunos ejemplos de estas son: los reactores de mezcla completa con y sin recirculacin y los reactores con retencin de biomasa con y sin recirculacin, en los cuales la eficiencia energtica se encuentra en el intervalo de 20-50% [14].

Aerobios: proceso microbiolgico realizado por microorganismos fermentativos (levaduras), que se desarrolla en presencia de oxgeno, utilizando principalmente fuentes de biomasa (recursos agrcolas y cultivos energticos) de alto contenido de azcares o almidones y en pocas cantidades otras fuentes, que se encuentran en etapa de investigacin y desarrollo comercial, como el material lignocelulosico, para producir alcohol (especialmente etanol) que adems de los usos ampliamente conocidos en medicina y licorera, es un combustible lquido que sustituye los que se obtienen por medio de la refinacin del petrleo y se utiliza en forma pura o mezclada con otros, para transporte y/o propulsin de mquinas [2]- [3]- [6]- [8]- [10]. Para obtener mejores resultados, se debe realizar un tratamiento de preparacin en el cual se realiza una etapa de trituracin y molienda para obtener una pasta homognea, posterior a esto se efecta la fermentacin alcohlica, que consta de tres fases: hidrolisis, fermentacin y destilacin-rectificacin, este proceso depende de factores como: la temperatura, la acidez y la concentracin de azucares [5]- [6]. Las tecnologas de produccin de bioetanol se caracterizan por su bajo nivel de emisiones, el aprovechamiento casi completo de las fuentes de biomasa y los altos costos de inversin y mantenimiento [2].

En este grafico se sintetiza la informacin descrita anteriormente acerca de los procesos de transformacin de la biomasa [2]- [3]- [4]- [5] - [6]- [8]- [10]- [13]- [14].

Fig. 2: Conversin de biomasaPRODUCCIN Y CONSUMO DE LA BIOMASA EN LA ACTUALIDADContextualizacin Para dimensionar la produccin y consumo de la biomasa en la actualidad, se tomaron las estadsticas ms recientes y relacionadas con el tema realizadas por U.S. Energy Information Administration en International Energy Statistics y British Petroleum en Statical Review of world energy 2014, de las cuales se extrajo la informacin acerca de la demanda de energa primaria en el mundo por tipo de fuente en el ao 2013 y el consumo de energa geotrmica y de biomasa por regiones desde el ao 1990 al 2013 [15]- [16].

En 2013 el porcentaje de demanda de energa primaria de fuentes renovables fue un poco ms del 2,19%, el cual equivale al consumo de las nuevas alternativas sostenibles: la energa elica, solar, geotrmica y los biocombustibles slidos, lquidos y gaseoso, siendo el tipo de fuente de menor consumo.

El consumo de energa geotrmica y biomasa desde el ao 1990 al 2013 por regiones se puede observar en la siguiente grfica:

Fig. 3: Consumo de energa geotrmica y biomasa por regiones.

De la cual se pueden realizar algunas conclusiones importantes para determinar la demanda energtica de la biomasa en la actualidad, estas son: el consumo mundial de estas fuentes de energa ha aumentado considerablemente desde el ao 1990, esta tendencia tambin se ha dado en las regiones Europa y Eurasia, Centro y Sur Amrica y Asia pacifico, en Norte Amrica el consumo ha aumentado en poca proporcin a lo largo de los aos y en Medio Oriente y frica el consumo ha sido muy inferior en comparacin de las dems regiones. Es posible detectar que la tendencia creciente se debe al inters de los pases industrializados en la implementacin y desarrollo de nuevas alternativas energticas, como medida de sus polticas de autosuficiencia energtica, la preocupacin por el deterioro ambiental del planeta y el inters en el buen manejo de los desechos forestales, agropecuarios, industriales y urbanos.

Consumo y produccin de energa proveniente de fuentes de biomasa en el mundo

Segn las estadsticas realizadas por International Energy Agency en Energy Balance flows 2012, la produccin de energa a partir de biocombustibles y residuos fue de 1.341 Mtep y el consumo final de 1.111 Mtep, el cual est relacionado con los sectores Industrial (187 Mtep), transporte (60 Mtep) y residencial (864Mtep). Los resultados de estas estadsticas fueron utilizados para realizar el siguiente mapa en el que se representa la participacin de los biocombustibles slidos en la produccin de energa por fuentes renovables en el mundo, es notorio que la produccin energtica proveniente de fuentes de biomasa se da en casi la totalidad de los pases, por lo cual a pesar de que solo representa un bajo porcentaje de la demanda energtica mundial, el estudio de esta fuente energtica es complejo y diverso.

Fig. 4: Participacin de los biocombustibles slidos en la produccin de energa por fuentes renovables en el mundo en 2012

El consumo de biomasa en el mundo en trminos generales se puede clasificar en: uso tradicional, con un porcentaje de participacin del 61% y uso moderno, con 39% [17].

El primer uso corresponde al uso de fuentes de biomasa especialmente de origen forestal y agrcola (fuentes naturales o residuos) para obtencin de energa por medio de mtodos tradicionales de combustin, los cuales no se efectan de la mejor manera ya que se pierde la mayor parte de la energa, tiene unos niveles bajos de eficiencia y genera problemas de salud al emitir gases y partculas contaminantes a causa de la combustin incompleta de la biomasa [1]- [17]. Segn el Fondo de las Naciones Unidas para la Alimentacin y la Agricultura (FAO) Algunos pases obtienen el 90% de su energa de la lea y otros biocombustibles. Esta fuente de energa supone un tercio del consumo energtico en frica, Asia y Latinoamrica, siendo la principal fuente de energa en los hogares de 2.000 millones de personas. El problema de este uso de biomasa, en ocasiones de supervivencia, es su falta de desarrollo tecnolgico y de eficiencia energtica, situndose fuera de una planificacin sostenible de su aprovechamiento, lo que conlleva la deforestacin de grandes reas con su consecuente grave impacto ambiental asociado. Es evidente que, un desarrollo de las tecnologas y una planificacin adecuada de los aprovechamientos de biomasa permitira contrarrestar los efectos perniciosos de este mal uso generalizado y promovera un mercado maduro internacional, generando empleo, mejoras ambientales y el correspondiente desarrollo rural de zonas degradadas. Esta situacin se da debido a la falta de otras fuentes energticas en dichos pases, en los cuales no existe total cobertura de energa elctrica, gas, carbn o petrleo y sus derivados. Esta prctica se efecta para suplir la demanda energtica principalmente de uso domstico, especialmente para la calefaccin en pases con inviernos severos y para la preparacin de alimentos, y en menor medida para el uso industrial [7]- [17].

El grafico que se muestra a continuacin es tomado de Energy Statistics Yearbook United Nations 2011, evidencia la configuracin de la produccin de fuentes de biomasa de origen forestal con fines energticos, en donde los mayores productores como ya se mencion se encuentran en Asia y frica. Esta distribucin se debe principalmente al aumento de la poblacin, grado de industrializacin y en s de las necesidades energticas de los pases en va de desarrollo

Fig. 5: Produccin mundial de combustibles de origen forestal por regiones en 2011

El segundo uso corresponde a las nuevas alternativas de obtencin de energa a partir de fuentes de biomasa, especialmente residual, las cuales son producto de estudios cientficos que buscan aumentar su poder energtico y pretenden ser incorporados en el diseo de plantas industriales que se encargan de generar biocombustibles, energa trmica y elctrica, que son utilizados a nivel domstico, industrial, productivo, agrcola y de transporte [17].

Energa trmica: segn International Energy Agency aproximadamente el 63% de la biomasa de uso moderno se utiliza en plantas trmicas para generar principalmente calor, los pases con mayor nmero de estas plantas son: Suecia, Finlandia, Dinamarca, Austria, Alemania y Polonia, en los cuales las principales aplicaciones trmicas son:

Calderas o estufas individuales utilizadas tradicionalmente en los hogares. Sistemas trmicos diseados para un bloque o edificio de viviendas, que proveen a las viviendas de calefaccin y agua caliente. Redes de calefaccin centralizada en urbanizaciones, edificios pblicos, centros deportivos, complejos comerciales e industrias. Estas instalaciones tambin permiten la distribucin de fro para la climatizacin de viviendas y otros edificios en verano. Sistemas trmicos para industrias alimentadas con sus residuos para la produccin de calor y, en ocasiones, se acompaa de produccin elctrica [1]- [7]- [17].

Energa elctrica: la produccin de electricidad con biomasa constituye la alternativa ms ambiciosa dentro de los planes de desarrollo de este recurso que existen en numerosos pases europeos y en Estados Unidos [5]- [11], por esto la mayora de estudios mencionados estn centrados en la creacin de centrales elctricas a base de biomasa en los tres estados de agregacin, lo que ha generado que esta alternativa se convierta en un futuro en una de las formas ms comunes de producir electricidad. El principal reto es disminuir la cantidad de biomasa necesaria para la operacin de las plantas, para esto se han creado novedosas centrales elctricas que utilizan [1]- [11]:

Tecnologa de la gasificacin Motores de combustin Turbinado acoplado a generador: turbinas de vapor, de gas y de aire caliente Bateras de hidrogeno

En la figura 6 tomada de U.S. Energy Information Administration en International Energy Statistics, se muestra el incremento en el uso de la biomasa y residuos para producir energa elctrica utilizada principalmente en el sector industrial, sin lugar a dudas, la regin que ha impulsado este tipo de generacin es Europa, seguido de Norte Amrica. Es importante resaltar como a travs de los aos en Centro y Sur Amrica y en Asia y Oceana la tasa de crecimiento de este energtico en la produccin de electricidad es cada vez es mayor, esto se debe al gran inters de implementar nuevas tecnologas de transformacin de biomasa en el sector industrial en pases como China e India y al incremento poblacional y en trminos de desarrollo en los pases Latinoamericanos

Fig. 6: Generacin de energa elctrica a partir de biomasa y residuos por regiones

En la tabla II se muestran las principales centrales elctricas en el mundo operadas a base de fuentes de biomasa segn The state of renewable energies in Europe 2014

TABLA IIPRINCIPALES CINCO PLANTAS DE CONVERSIN DE BIOMASA EN EL MUNDO

Co-generacin: generacin simultnea de calor y electricidad, se utiliza con frecuencia en industrias que requieren de las dos formas de energa [3], la forma como se configuran estas plantas depende de cul es la forma de energa de mayor requerimiento, en trminos generales tienen una eficiencia muy elevada, ya que el calor generado no se disipa sino que se aprovecha en algn proceso posterior. Esta es la alternativa ms prometedora en la generacin de electricidad con biomasa, ya que el empleo trmico simultneo, permite reducir los costos del proceso y puede por tanto hacer rentable una instalacin de este tipo [5]- [11]. El uso moderno de la biomasa como fuente de energa ha experimentado en los ltimos aos un incremento sin precedentes y han sido liderados por los pases desarrollados industrialmente de Europa, Asia y Norte Amrica [17]- [18]. Prueba de esto se muestra en la grfica 7, tomada de The state of renewable energies in Europe 2014 [18], a partir de la cual se observa como ha incrementado la produccion y consumo de las fuentes de biomasa solida en Europa desde el ao 2000 al 2013.

Fig. 7: Produccin y consumo de energa primaria proveniente de biomasa slida en la Europa

Impactos ambientales generados por el uso de la biomasa solida con fines energticos Por la combustin se generan productos contaminantes en mayor o menor grado, dependiendo de las caractersticas de la biomasa y del grado de control del proceso (tanto en lo que se refiere al nivel trmico en el que se desarrolla como al porcentaje de aire). Por otro lado en los diferentes procesos de transformacin de la biomasa en otras sustancias combustibles, tambin se producen contaminantes como las partculas de dixido y monxido de carbono, los compuestos de azufre, los xidos de nitrgeno y los residuos slidos (cenizas) y lquidos [3].Los altos ndices de contaminacin debidos a la combustin de biomasa se atribuyen a los numerosos equipos pequeos de uso domstico que utilizan sin ningn control de emisiones, ni sistema de retencin de partculas. En estos casos como no se garantiza la combustin completa, la emisin de dixido y monxido de carbono son superiores que cuando se quema carbn, adems cuando la fuente de biomasa es madera, se emiten sustancias catalogadas como cancergenas, como el benzopireno e hidrocarburos aromticos policclicos [1]- [3]. Por el contrario en las grandes plantas, la adopcin de medidas e implantacin de sistemas de limpieza es regida por legislacin, estos consiguen retener porcentajes muy elevados del total de partculas generadas [1].En trminos generales se emiten pocas cantidades de xidos de azufre durante la combustin, la fermentacin, la digestin anaerobia y la pirolisis debido a que las fuentes de biomasa poseen pequeas cantidades de azufre. Adems, la formacin de xidos de nitrgeno en la combustin de biomasa es inferior a la que se produce con combustibles fsiles, ya que esta se realiza a temperaturas inferiores [10].En la digestin anaerobia se generan afluentes con slidos en suspensin y con compuestos metlicos, que se tienen que evacuar fuera de las instalaciones, estos pueden ocasionar la contaminacin del agua, siendo necesario su control y tratamiento. En los procesos de gasificacin y de pirolisis se deben manejar muy bien el desecho de los subproductos como el cido actico, el fenol y los aceites insolubles en agua como benceno, tolueno, benzopireno, as como una gran variedad de compuestos orgnicos no aromticos, ya que son compuestos cancergenos [3].PROSPECTIVA: EL PAPEL DE LA BIOMASA COMO RECURSO ENERGTICO Diferentes organizaciones se han interesado por realizar prospectivas acerca del futuro del panorama energtico, a continuacin se recopilara de dicha informacin la relacionada con la biomasa con el fin de analizar el papel que este recurso energtico podr desarrollar en los prximos aos.

Annual Energy Outlook 2014 with projection to 2040, Reneware module, Biomass electric power submodule, U.S. Energy Information Administration (EIA) [19]:

Consideraciones: solo se tiene en cuenta el uso de biomasa con el fin de producir energa elctrica. La tecnologa de conversin presentada es una planta de combustin de 80 MW. El porcentaje de biomasa en el proceso de co-combustion con carbn no supera el 15% Las fuentes de biomasa que se tuvieron en cuenta fueron: materiales forestales, residuos de madera, agrcolas y cultivos energticos.

Resultados: El uso de biomasa para generacin de energia elctrica va a aumentar aproximadamente 4,4%/ao desde el 2012 hasta el 2040 debido a: El aumento de la implementacin de la co-combustin auspiciado por las polticas a nivel estatal y al aumento de los precios del carbn. El incremento a largo plazo de la generacin de biomasa gracias al aumento de la capacidad de las plantas elctricas y de co-generacin. BP Energy Outlook 2035, Global energy trends, British Petroleum (BP) [20]:

Resultados: a pesar de que no existen datos especficos sobre biomasa, se toman los proporcionados acerca de fuentes renovables como un indicador El consumo de energa proveniente de fuentes renovables presenta el crecimiento ms rpido en el periodo de tiempo proyectado 6,4%/ao. En 2025 el consumo de energa por fuentes renovables superara al de la energa nuclear y en 2035 ser de la misma magnitud que el de la energia hidroelctrica Las nuevas fuentes de energa (fuentes renovables, shale gas, tight oil y otros) contribuirn alrededor del 43% del incremento en la produccin energtica para 2035, esto se debe a la activacin del desarrollo de tecnologas impulsados por la inversin. The Outlook for Energy: A View to 2040, and evolving consumer demand, Residential and commercial growth, Exxon Mobil [21]:

Resultados: El uso de combustibles de biomasa tales como carbn vegetal, madera y estircol represent casi el 40% de la demanda residencial de energa mundial en el ao 2010. Para el ao 2040 se espera que este porcentaje disminuya al 30%, debido a que son ineficientes y suponen una amenaza para la salud humana y el medio ambiente. La mayor parte del cambio ocurrir en la regin de Asia Pacifica y frica donde el porcentaje de demanda energtica de uso domstico proveniente de la biomasa disminuir de 55% en 2010 a menos del 30% en 2040. Este cambia se debe a que las necesidades energticas domesticas se suplirn con otras fuentes como la electricidad, el gas natural y el gas licuado de petrleo. World Energy Outlook 2013, International Energy Agency (IEA) [17]:Resultados: se espera que Disminuya considerablemente el uso tradicional de la biomasa, principalmente lea, carbn vegetal, estircol y residuos agrcolas, para la calefaccin y en la cocina. La proporcin de biomasa tradicional de la demanda total de energa primaria se reducir de 5.7 % en 2011 a 4 % en 2035 Aumente el uso productivo de los residuos agrcolas y domsticos, por estola demanda mundial de bioenerga en todos los sectores aumentara de 1300 Mtep en 2011 a 1850 Mtep en 2035. Aumente La demanda de bioenerga para la generacin de energa elctrica y calor, de 136 Mtep en 2011 a 420 Mtep en 2035 El mercado internacional de biomasa (pellets y briquetas) se fortalecer, los principales importadores sern la China, los pases de la Unin Europea, Japn e India y los exportadores sern Estados Unidos, Canad, Rusia y algunos pases de Latinoamrica y fricaconclusiones La generacin de energa a partir de biomasa, los procesos de transformacin y el tipo de biocombustibles que se producen estn determinados principalmente por sus propiedades fsicas y qumicas.

Existe una tendencia de investigacin y desarrollo tecnolgico enfocada en el aumento del aprovechamiento energtico de las fuentes de biomasa, especialmente de las residuales, liderada por los pases desarrollados industrialmente.

El uso de la biomasa como recurso energtico se debe a: el incremento del costo de produccin de los combustibles fsiles, el auge de las fuentes alternativas de energas renovables, la poltica de autosuficiencia energtica y al incremento de la demanda energtica mundial.

Las formas de transformacin de la biomasa son muy complejas y costosas debido a las caractersticas de esta materia prima, a sus formas de obtencin, manipulacin y transporte.

Es esencial el tratamiento de preparacin de la biomasa antes de su incorporacin en los procesos de transformacin, tanto as que se ha desarrollado un sector productivo en torno a la fabricacin de polvos, pellets y briquetas.

Los pases en va de desarrollo son los principales productores y consumidores de biocombustibles slidos, especialmente de origen forestal y agrcola.

Las centrales de co-generacion son el foco de los planes de desarrollo energtico utilizando biomasa.

La demanda de uso tradicional de biomasa disminuir considerablemente en los prximos aos debido a que es una alternativa poco eficiente, que representa un riesgo para la salud humana y el medio ambiente, esta ser reemplazada por otras fuentes energticas, lo que representara un avance para los pases en va de desarrollo.

La demanda de uso moderno de biomasa como recurso energtico va a aumentar en los prximos aos debido al incremento en la poblacin, en el grado de industrializacin de pases en va de desarrollo, en la inversin destinada a la investigacin y la creacin de nuevas tecnologas y la implementacin de esta fuente en procesos de generacin de energa elctrica y trmica cada vez ms eficientes y econmicos.REFERENCIAS

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