La energía de biomasa

El término "biomasa" se refiere al material biológico. Su significado varia un poco según el contexto:

• La biomasa en el contexto de la ecología: La biomasa es la masa de todo el material biológico dentro de un ecosistema u otra unidad de medida. Incluye todos los seres vivientes y también los que ya están muertos, por ejemplo las bacterias, hongos, plantas y animales.
• La biomasa en el contexto de la energía renovable: La palabra "biomasa" es referente a toda la materia orgánica que proviene de las plantas, árboles y desechos de animales que pueden ser convertidos en energía. Las fuentes de biomasa incluyen leña; residuos de café o macadamia; productos de aserradero como ramas, aserrín o cortezas; residuos agrícolas como estiércol de vaca, puerco, borrego, etc.; desechos urbanos como aguas negras y basura orgánica; y cultivos energéticos como el maíz o las algas, sembrados específicamente para la producción de biomasa para uso energético.

Historia de la energía de la biomasa

La energía de la biomasa es considerada la energía renovable más vieja del mundo desde que los primeros humanos existieron y descubrieron el fuego.

Desde la prehistoria las personas han utilizado esta energía por medio de combustión directa: quemándola en hogueras a la intemperie, en hornos y cocinas artesanales e incluso en calderas. Esto se usaba para cocinar alimentos, para protegerse de fríos y desde la revolución industrial para la producción de vapor. En las aldeas de las Américas, Asia y Europa era común alojar a los animales bajo las casas; esto tenía la función de mantener las casas un poco más calientes por medio del calor corporal de los animales y también por el calor producido por los microorganismos durante el proceso de descomposición del estiércol. Ambos son ejemplos de biomasa.

Hoy en día la biomasa abarca muchas fuentes y tecnologías energéticas; algunas se pueden considerar energías limpias y otras no. Por ejemplo, la combustión de leña produce bastante contaminación del aire y por lo tanto no es una energía limpia; al contrario el aprovechamiento de la liberación de gases de los vertederos es una manera más limpia y sustentable de utilizar la biomasa, ya que los vertederos de todas maneras producen estos gases.

Clasificación

La biomasa se clasifica en dos grupos dependiendo de su origen y de su estado:

1. Biomasa natural y biomasa residual (origen)
2. Biocombustible sólido, líquido o gaseoso (estado)

Características de la biomasa

Todo lo que proviene de organismos vivos es biomasa, sin embargo no todo material orgánico se presta para la producción eficiente de la energía eléctrica. Para determinar si los diferentes tipos de biomasa son aptos para esta conversión energética, se toma en cuenta el estado físico de la biomasa, características químicas para determinar qué combustible puede generar, contenido de humedad, cantidad de materia sólida no combustible por kilogramo, poder calórico (para determinar la energía disponible), densidad, y condiciones para recolectar, transportar y manejar la planta de biomasa.

Biomasa y la combustión

Cuando la biomasa se quema se producen reacciones químicas combinando el carbono que contiene con el oxígeno del ambiente para resultar dióxido de carbono (CO₂), además de combinarse al hidrógeno con oxígeno para formar vapor de agua. Cuando el efecto de la combustión es terminada, todo el carbón se transforma en CO₂. Por eso es importante que la biomasa se emplee en forma sostenible con árboles y plantas que estén creciendo para que capten nuevamente el CO₂ de la atmósfera.

Consideraciones para la inversión y la planta de biomasa

1. Volumen y tipo de biomasa: El volumen determina el tipo de maquinaria que se necesita y el material de la biomasa determina los tratamientos necesarios para poderse utilizar.
2. Proceso de conversión: Los diferentes tipos de biomasa pueden requerir de procesos más o menos complejos; dependiendo del material original y el producto final deseado se determina el proceso de conversión, también tomando en cuenta la escala de la producción (tamaño hogar o industrial, por ejemplo).
3. Aplicaciones de la energía: Influye en la determinación del tipo de instalación necesaria. La biomasa al ser transformada con fines energéticos debe de ser convertida para su transportación y utilización. Algunos derivados son el carbón vegetal, briquetas, gas, etanol y electricidad.

Procesos de conversión de la biomasa

• Procesos de combustión directa: Se aplica para generar calor por medio de la quema de la biomasa. Ejemplos de este sistema simple son las estufas, hornos y calderas.
• Procesos termo-químicos: La biomasa se convierte en un producto combustible a través de un proceso de pirólisis o carbonización. El producto final tiene más densidad y valor calorífico, lo cual hace más conveniente su utilización y transporte.
• Procesos bio-químicos: Utiliza biomasa humedecida con bacterias en un ambiente anaeróbico para producir biogás, un gas combustible que se obtiene mediante un biodigestor.

¿Qué es un biodigestor?

Es un dispositivo que sirve para procesar los residuos orgánicos para obtener biogás y otros productos útiles. Es un recipiente cerrado con una entrada lateral para los residuos, un escape en la parte de arriba por donde sale el biogás, y una salida para los desechos ya procesados. El biodigestor convierte residuos como estiércol y aguas negras por medio de la acción de las bacterias que realizan la descomposición anaeróbica, produciendo gases como metano que se pueden utilizar para cocinar.

¿Qué tipos de energía provienen de la biomasa?

• Calor y vapor (Procesos combustión directa)—Ejemplo: calefacciones.
• Combustible gaseoso (Procesos bio-químicos)—Ejemplo: gas para cocinar.
• Biocombustible (Procesos bio-químicos)—Ejemplo: biodiesel, etanol y otros combustibles para el funcionamiento de automóviles.
• Electricidad (Procesos termo-químicos y bio-químicos)—Ejemplo: el metro de Monterrey, Nuevo León, México.
• Co-generación de calor y electricidad (Procesos bio-químicos, procesos termo-químicos y combustión directa)—Ejemplo: funcionamiento de diferentes tipos de industrias que benefician del vapor y la electricidad, como los ingenios de azúcar.

Aplicaciones de la biomasa

• Sector domestico: La leña tanto como el biogás se utilizan para cocinar en lugares rurales alrededor del mundo. El uso de leña es menos eficiente y más contaminante que otros combustibles existentes, además de ser una de las causas de la deforestación. Los biodigestores, al contrario, aprovechan los desechos de otras actividades, no producen contaminación adicional y se pueden incorporar al diseño de viviendas, ranchos e inclusive escuelas rurales.
• Sector industrial: Las aplicaciones más importantes de la biomasa en el sector industrial son la generación de calor para el secado de productos agrícolas como el café y la producción de cal y ladrillos. La co-generación es una combinación de electricidad y calor, por ejemplo generación eléctrica, hornos industriales para secado de madera y granos, y calderas también para el secado de madera y granos.
• Sector comercial: Se utiliza la biomasa en restaurantes y pequeños negocios en forma parecida a la domestica.

El metro de Monterrey, México es un ejemplo de la aplicación limpia de la energía de biomasa a escala municipal.