Introducción

La biomasa es toda sustancia orgánica renovable de origen tanto animal como vegetal. La energía de la biomasa proviene de la energía que almacenan los seres vivos. En primer lugar, los vegetales al realizar la fotosíntesis, utilizan la energía del sol para formar sustancias orgánicas. Después los animales incorporan y transforman esa energía al alimentarse de las plantas. Los productos de dicha transformación, que se consideran residuos, pueden ser utilizados como recurso energético.

Desde principios de la historia de la humanidad, la biomasa ha sido una fuente energética esencial para el hombre. Con la llegada de los combustibles fósiles, este recurso energético perdió importancia en el mundo industrial. En la actualidad los principales usos que tiene son domésticos.

En Europa, Francia es el país que mayor cantidad de biomasa consume (más de 9 millones de toneladas equivalentes de petróleo (tep)) seguido de Suecia. España ocupa el cuarto lugar dentro de esta lista  con 3,6 millones de tep.

Los factores que condicionan el consumo de biomasa en Europa son:

  • Factores geográficos: debido a las condiciones climáticas de la región, las cuales indicarán las necesidades de calor que requiera cada zona, y las cuales podrán ser cubiertas con biomasa.

  • Factores energéticos: por la rentabilidad o no de la biomasa como recurso energético. Esto dependerá de los precios y del mercado energético en cada momento.

  • Disponibilidad del recurso: este es el factor que hay que estudiar en primer lugar para determinar el acceso y la temporalidad del recurso.

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Tipos de biomasa

Existen diferentes tipos de biomasa que pueden ser utilizados como recurso energético. Aunque se pueden hacer multitud de clasificaciones, en esta monografía se ha escogido la clasificación más aceptada, la cual divide la biomasa en cuatro tipos diferentes: biomasa natural, residual seca y húmeda y los cultivos energéticos.

  1. BIOMASA NATURAL
    Es la que se produce en la naturaleza sin ninguna intervención humana. El problema que presenta este tipo de biomasa es la necesaria gestión de la adquisición y transporte del recurso al lugar de utilización. Esto puede provocar que la explotación de esta biomasa sea inviable económicamente.

  1. BIOMASA RESIDUAL (SECA y HÚMEDA)
    Son los residuos que se generan en las actividades de agricultura (leñosos y herbáceos) y ganadería, en las forestales, en la industria maderera y agroalimentaria, entre otras y que todavía pueden ser utilizados y considerados subproductos. Como ejemplo podemos considerar el serrín, la cáscara de almendra, el orujillo, las podas de frutales, etc.

Se denomina biomasa residual húmeda a los vertidos llamados biodegradables, es decir, las aguas residuales urbanas e industriales y los residuos ganaderos (principalmente purines).

  1. CULTIVOS ENERGÉTICOS
    Estos cultivos se generan con la única finalidad de producir biomasa transformable en combustible. Estos cultivos los podemos dividir en :
    1.Cultivos ya existentes como los cereales, oleaginosas, remolacha, etc.;
    2.Lignocelulósicos forestales (chopo, sauces, etc.)
    3.Lignocelulósicos herbáceos como el cardo Cynara cardunculus
    4.    Otros cultivos como la pataca

Dentro del Plan de Fomento de las Energías Renovables se contempla el aumento de 6.000 ktep de la utilización de la biomasa como fuente energética entre 1999 y 2010. Este incremento se quiere conseguir con las ayudas económicas y  otros incentivos.

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Ventajas

La utilización de la biomasa con fines energéticos tiene las siguientes ventajas medioambientales:

  • Disminución de las emisiones de CO2
    Aunque para el aprovechamiento energético de esta fuente renovable tengamos que proceder a una combustión, y el resultado de la misma  sea agua y CO2, la cantidad de este gas causante del efecto invernadero, se puede considerar que es la misma cantidad que fue captada por las plantas durante su crecimiento. Es decir, que no supone un incremento de este gas a la atmósfera.

  • No emite contaminantes sulforados o nitrogenados, ni apenas partículas sólidas.

  • Si se utilizan residuos de otras actividades como biomasa, esto se traduce en un reciclaje y disminución de residuos. Canaliza, por tanto,  los excedentes agrícolas alimentarios, permitiendo el aprovechamiento de las tierras de retirada.

  • Los cultivos energéticos sustituirán a cultivos excedentarios en el mercado de alimentos. Eso puede ofrecer una nueva oportunidad al sector agrícola.

  • Permite la introducción de cultivos de gran valor rotacional frente a monocultivos cerealistas.

  • Puede provocar un aumento económico en el medio rural. 

  • Disminuye la dependencia externa del abastecimiento de combustibles.

  • En la actualidad la tecnología aplicada a la biomasa está sufriendo un gran desarrollo. 
    La investigación se está centrando en los siguientes puntos:

  1. En el aumento del rendimiento energético de este recurso

  2. En minimizar los efectos negativos ambientales de los residuos aprovechados y de las propias aplicaciones

  3. En aumentar la competitividad en el mercado de los productos

  4. En posibilitar nuevas aplicaciones de gran interés como los biocombustibles

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Inconvenientes

  • Tiene un mayor coste de producción frente a la energía que proviene de los combustibles fósiles.
  • Menor rendimiento energético de los combustibles derivados de la biomasa en comparación con los combustibles fósiles.
  • Producción estacional.
  • La materia prima es de baja densidad energética lo que quiere decir que ocupa mucho volumen y por lo tanto puede tener problemas de transporte y almacenamiento.
  • Necesidad de acondicionamiento o transformación para su utilización.

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Cultivos energéticos

El cultivo de estas plantas para el aprovechamiento energético es bastante discutido. En primer lugar porque la rentabilidad de estos cultivos no es muy grande. Y en segundo lugar, por la posible competencia que podrían ejercer sobre los cultivos tradicionales.

Una posible solución a este problema sería la utilización de cultivos acuáticos como el  jacinto de agua (Nimphaea sp.), que posee una de las productividades de biomasa más elevadas (un centenar de toneladas de materia seca por hectárea y por año). Otra posibilidad podría ser la utilización de ciertas algas microscópicas (micrófitos), que tendrían la ventaja de permitir un cultivo continuo. 

Pero dejando al lado estas cuestiones, nos centraremos en el proceso que sufren estos cultivos y las diferentes aplicaciones que pueden tener.

PROCESOS DE CONVERSIÓN DE LA BIOMASA EN ENERGÍA
Existen diferentes métodos que transforman la biomasa en energía aprovechable, expondremos los dos métodos más utilizados en este momento, los termoquímicos y los biológicos.

  1. Métodos termoquímicos
    Estos métodos se basan en la utilización del calor como fuente de transformación de la biomasa. Están muy desarrollados para la biomasa seca, sobretodo para la paja y la madera.
    Se utilizan los procesos de:

Combustión
Es la oxidación de la biomasa por el oxígeno del aire, en esta reacción se libera agua y gas carbónico, y puede ser utilizado para la calefacción doméstica y para la producción de calor industrial.

Pirólisis
Se trata de una combustión incompleta a alta temperatura (500ºC) de la biomasa en condiciones anaerobias. Se utiliza desde hace mucho tiempo para producir carbón vegetal. Este método libera también un gas pobre, mezcla de monóxido (CO) y dióxido de carbono (CO2), de hidrógeno (H2) y de hidrocarburos ligeros. Este gas, de poco poder calórico, puede servir para accionar motores diesel,  para producir electricidad, o para mover vehículos. Una variante de la pirólisis, es la pirólisis flash. Esta se realiza a una temperatura mayor, alrededor de 1.000 ºC, y tiene la ventaja de asegurar una gasificación casi total de la biomasa. Se optimiza de esta forma el "gas pobre"
Las instalaciones en la que se realizan la pirólisis y la gasificación de la biomasa se llaman gasógenos. El gas pobre producido puede utilizarse directamente o puede servir como base para la síntesis de metanol, el cual podría sustituir a las gasolinas para la alimentación de los motores de explosión (carburol).

La gasificación tiene ventajas con respecto a la biomasa original: 

  1. el gas producido es más versátil y se puede usar para los mismos propósitos que el gas natural; 

  2. puede quemarse para producir calor y vapor y puede alimentar motores de combustión interna y turbinas de gas para generar electricidad; 

  3. produce un combustible relativamente libre de impurezas y causa menores problemas de contaminación al quemarse. 

  1. Métodos biológicos.

Se trata de una fermentación alcohólica que transforma la biomasa en etanol (biocombustible). Este alcohol se produce por la fermentación