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INTRODUCCION AL APROVECHAMIENTO DE FUENTES RENOVABLES DE ENERGIA BIOMASA 1 Alumno: Carlos Arturo Escárcega Pliego Profr.: Dr. Roberto Best y Brown BIOMASA.

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1 INTRODUCCION AL APROVECHAMIENTO DE FUENTES RENOVABLES DE ENERGIA BIOMASA 1 Alumno: Carlos Arturo Escárcega Pliego Profr.: Dr. Roberto Best y Brown BIOMASA COMO FUENTE DE ENERGIA RENOVABLE

2 INTRODUCCION AL APROVECHAMIENTO DE FUENTES RENOVABLES DE ENERGIA BIOMASA 2 INTRODUCCION BIOMASA ES TODA LA MATERIA VIVA EN LA SUPERFICIE EXTERNA DELGADA DE LA TIERRA LLAMADA BIOSFERA desechos Planta de biogás Composta CICLO IDEAL DEL CO 2 CO 2 ENERGIA SOLAR ENERGIA TRANSPORTE, TERMICA Y ELECTRICA PUEDE VERSE COMO UN ENORME ALMACEN DE ENERGIA QUE SE RENUEVA CONTINUAMENTE

3 INTRODUCCION AL APROVECHAMIENTO DE FUENTES RENOVABLES DE ENERGIA BIOMASA 3 TOTALES MUNDIALES DE BIOMASA (millones de toneladas métricas) Total Masa de Materia Viva incluyendo Humedad 2,000 Total en Plantas de tierra 1,800 Total en Bosques 1,600 POBLACION MUNDIAL 5, 500 MILLONES 400 TON / PERSONA BIOMASA TERRESTRE PER CAPITA

4 INTRODUCCION AL APROVECHAMIENTO DE FUENTES RENOVABLES DE ENERGIA BIOMASA 4 DE LA MADERA AL CARBON HASTA FINALES DEL SIGLO XVII LA BIOMASA (MADERA) ERA LA PRINCIPAL FUENTE DE ENERGIA CALENTAMIENTO ILUMINACION CARBON DE MADERA UNA VISION DEL ORIGEN DE LA REVOLUCION INDUSTRIAL CRECIMIENTO DE LA POBLACION INCREMENTO EN EL PRECIO DE LA MADERA PRODUCCION DE METALES USO DE CARBON MINERAL (MAS ECONOMICO) AGOTAMIENTO DEL CARBON MINERAL SUPERFICIAL CAVADO DE MINAS PROFUN-DAS (REQUIERE BOMBEO AGUA DE FLOTACION) PRIMERAS MAQUINAS

5 INTRODUCCION AL APROVECHAMIENTO DE FUENTES RENOVABLES DE ENERGIA BIOMASA 5 LA BIOMASA COMO COMBUSTIBLE OXIDACION RAPIDA DE UN MATERIAL EN EL OXIGENO DEL AIRE CON DESPRENDIMIENTO DE LUZ Y CALOR COMBUSTION BIOMASA Celulosa Azúcares (Carbohidratos) Almidones Proteínas Ejemplo: Metano Combustión de Carbohidratos

6 INTRODUCCION AL APROVECHAMIENTO DE FUENTES RENOVABLES DE ENERGIA BIOMASA 6 LA BIOMASA COMO FUENTE DE ALMACENAMIENTO DE ENERGIA SOLAR CO 2 H 2 O Procesos naturales de descomposición y Cadenas alimenticias AEROBIAS BIOMASA Carbón Hidrógeno Oxígeno Nitrógeno PRINCIPALES CONSTITUYENTES DE LA MATERIA VIVA FOTOSINTESIS: Proceso inverso a la combustión o descomposición que ocurre en forma natural en las plantas verdes DE ESTA FORMA EL CRECIMIENTO DE LA MATERIA VIVA EN LA BIOSFERA PUEDE VERSE COMO UNA FORMA DE ALMACENAMIENTO DE ENERGIA SOLAR CIERRE DE CICLO

7 INTRODUCCION AL APROVECHAMIENTO DE FUENTES RENOVABLES DE ENERGIA BIOMASA 7 FORMAS DE EXTRACCION DE LA ENERGIA A PARTIR DE BIOMASA 1.- COMBUSTION DIRECTA BIOMASA Secado Despedazado Peletizado COMBUSTIBLE Calentamiento doméstico Calentamiento industrial Energía Eléctrica

8 INTRODUCCION AL APROVECHAMIENTO DE FUENTES RENOVABLES DE ENERGIA BIOMASA 8 FORMAS DE EXTRACCION DE LA ENERGIA A PARTIR DE BIOMASA (cont.) 2.- GASIFICACION CONSISTE EN HACER REACCIONAR UN COMBUSTIBLE SÓLIDO CON VAPOR DE AGUA Y AIRE u OXIGENO A ALTA TEMPERATURA Tratamiento inicial Planta de vapor Gasificador Separación de residuos Lavado de gas BIOMASA AGUA AIRE Gas de bajo poder calorífico PROCESO CON AIRE Tratamiento inicial Planta de vapor Gasificador Separación de residuos Lavado de gas BIOMASA AGUA AIRE Gas con poder calorífico medio PROCESO CON OXIGENO Planta de oxígeno Ajuste de relación C:H Síntesis Remoción de CO 2 Separación Gas de síntesis Combustible gaseoso Combustible líquido

9 INTRODUCCION AL APROVECHAMIENTO DE FUENTES RENOVABLES DE ENERGIA BIOMASA 9 FORMAS DE EXTRACCION DE LA ENERGIA A PARTIR DE BIOMASA (cont.) 3.- DIGESTION ANAEROBIA DESCOMPOSICION DE MATERIA ORGANICA EN METANO Y BIOXIDO DE CARBONO EN AUSENCIA DE OXIGENO MEDIANTE LA ACCION DE BACTERIAS DIGESTION ANAEROBIA DE BIOMASA NATURAL SINTETICA DESCOMPOSICION DE VEGETACION TERRESTRE DESCOMPOSCION DE MAT. ORGANICA EN CUERPOS DE AGUA DIGESTORES ANAEROBIOS Residuos Agrícolas Residuos Urbanos RELLENOS SANITARIOS Residuos Agrícolas Residuos Urbanos PRODUCTOS BIOGAS CH % CO % RESIDUO Composta COMBUSTIBLE Doméstico Transporte Generación eléctrica COMPOSTA Uso Agrícola Alto contenido de nutrientes

10 INTRODUCCION AL APROVECHAMIENTO DE FUENTES RENOVABLES DE ENERGIA BIOMASA 10 FORMAS DE EXTRACCION DE LA ENERGIA A PARTIR DE BIOMASA (cont.) ALTOS TIEMPOS DE RESIDENCIA EN LOS REACTORES (Equipos muy grandes) EJEMPLO DE DIAGRAMA DE FLUJO DIGESTIOS ANAEROBIA DE RESIDUOS SOLIDOS ORGANICOS Y LODOS DE TRATADORA DE AGUA 3.- DIGESTION ANAEROBIA (cont.)

11 INTRODUCCION AL APROVECHAMIENTO DE FUENTES RENOVABLES DE ENERGIA BIOMASA 11 FORMAS DE EXTRACCION DE LA ENERGIA A PARTIR DE BIOMASA (cont.) 4.- RELLENOS SANITARIOS SITIOS EXPROFESAMENTE DISEÑADOS Y CONSTRUIDOS PARA CONFINAR RESIDUOS SÓLIDOS MUNICIPALES DE MANERA CONTROLADA FASES 1.- PREPARACION DEL TERRENO 2.- LLENADO POR CAPAS 3.- RECUBRIMIENTO DESCOMPOSICION ANAEROBIA DE MATERIA ORGANICA PROCESO BIOGAS m3/ton basura

12 INTRODUCCION AL APROVECHAMIENTO DE FUENTES RENOVABLES DE ENERGIA BIOMASA 12 FORMAS DE EXTRACCION DE LA ENERGIA A PARTIR DE BIOMASA (cont.) 5.- FERMENTACION PROCESO MEDIANTE EL CUAL LOS AZUCARES SON CONVERTIDOS EN ALCOHOLES MEDIANTE REACCIONES BIOLOGICAS ANAEROBIAS BIOMASA Hidrólisis AZUCARES Fermentación Destilación ETANOL Uso directo o diluente de gasolina MATERIA PRIMALITROS/tonLitros/ha*año Caña de Azúcar70400 – Maíz – 2000 Yuca (raíz) – 4000 Papa (dulce) – 4500 Madera RENDIMIENTOS EN ETANOL

13 INTRODUCCION AL APROVECHAMIENTO DE FUENTES RENOVABLES DE ENERGIA BIOMASA 13 FUENTES DE BIOMASA BIOMASA RESIDUOS DE GANADERIA RESIDUOS DE COSECHAS RESIDUOS DE MADERA EXCEDENTES DE PRODUCCION RESIDUOS AGRICOLAS CULTIVOS ENERGETICOS MADERA CAÑA DE AZUCAR MAIZ, SORGO RESIDUOS DE CULTIVOS TROPICALES BAGASO DE CAÑA CASCARILLA DE ARROZ CASCARA DE COCO DESECHOS SOLIDOS ORGANICOS RESIDUOS SOLIDOS MUNICIPALES RESIDUOS COMERCIALES E INDUSTRIALES

14 INTRODUCCION AL APROVECHAMIENTO DE FUENTES RENOVABLES DE ENERGIA BIOMASA 14 METODOS DE EXTRACCION DE ENERGIA EN FUNCION DE LA FUENTE DE BIOMASA COMBUSTION DIRECTA GASIFICACIONDIGESTION ANAEROBIA RELLENOS SANITARIOS FERMENTACION Y EXTRACCION RESIDUOS AGRICOLAS RESIDUOS DE GANADERIA RESIDUOS DE CULTIVOS TROPICALES DESECHOS SOLIDOS ORGANICOS CULTIVOS ENERGETICOS Energía térmica Energía Eléctrica Energía térmica Energía Eléctrica Gas de Síntesis Energía térmica Energía Eléctrica Transporte BIOGAS Energía térmica Energía Eléctrica Transporte BIOGAS Transporte ETANOL ACEITES

15 INTRODUCCION AL APROVECHAMIENTO DE FUENTES RENOVABLES DE ENERGIA BIOMASA 15 POTENCIAL DE OBTENCION DE ENERGIA A PARTIR DE BIOMASA vs CONSUMOS ACTUALES POTENCIAL DE ALMACENAMIENTO DE ENERGIA POR BIOMASA TERRESTRE 3,000 EJ/año CONSUMO TOTAL DE TODAS LAS FORMAS DE ENERGIA 400 EJ/año 750 % >

16 INTRODUCCION AL APROVECHAMIENTO DE FUENTES RENOVABLES DE ENERGIA BIOMASA 16 EFICIENCIA DE CONVERSION DE ENERGIA SOLAR EN BIOMASA EN TERMINOS ENERGETICOS, NO TODA LA RADIACION INCIDENTE EN UNA PLANTA VERDE ES CONVERTIDA EN ENERGIA UTILIZABLE Ejemplo: Una hectárea de tierra en una zona con Irradiancia de 1000 kWh/m 2 año 1000 kWh equiv. 3.6 GJ y 1 ha equiv. 10,000 m2 36,000 GJSolo 1/3 se recibe durante el periodo de crecimiento 12,000 GJ20% de ésta llega efectivamente a las hojas 2,400 GJ16.7% de la cual se pierde por reflexión 2,000 GJ50% de ésta fotosintéticamente activa 1,000 GJ30% de ésta = energía almacenada 300 GJ 60% de ésta se convierte en follaje 180 GJ SOLO 0.5% DE LA RADIACION TOTAL RECIBIDA SE CONVIERTE EN FOLLAJE 10 TONELADAS DE BIOMASA (BASE SECA) / hectárea año

17 INTRODUCCION AL APROVECHAMIENTO DE FUENTES RENOVABLES DE ENERGIA BIOMASA 17 DISPONIBILIDAD DE LA BIOMASA COMO RECURSO ENERGETICO NO TODA LA BIOMASA QUE POTENCIALMENTE CRECE EN LA TIERRA (3,000 GJ/año) ES UTILIZABLE COMO ENERGIA ALIMENTACION HUMANA FORRAJE MADERA Y FIBRAS ENERGIA FUENTE DE BIOMASAPOTENCIAL ANUAL DE DISPONIBILIDAD (EJ) Cultivos Energéticos128 Residuos Animales25 Resuduos de Forestales14 Residuos de Caña de Azúcar12 Bosques Existentes10 Residuos Urbanos 3 TOTAL205 UN ESTIMADO DEL POTENCIAL REAL UTILIZABLE PARA LA PRODUCCION DE ENERGIA PARA EL AÑO 2050 (Conferencia de las Naciones Unidas en Medio Ambiente y Desarrollo) 50% del consumo actual

18 INTRODUCCION AL APROVECHAMIENTO DE FUENTES RENOVABLES DE ENERGIA BIOMASA 18 BENEFICIOS E IMPACTO AMBIENTAL COMBUSTION DIRECTA CICLO CERRADO DE CO2 BENEFICIOS DISMINUCION DE CO 2 DE EFECTO INVERNADERO DISMINUCION EN LA EMISION DE OXIDOS DE AZUFRE DISMINUCION EN EL EFECTO DE LLUVIA ACIDA APROVECHAMIENTO DE BIOGAS EN RELLENOS SANITARIOS REDUCCION EN EL METANO QUE SE EMITE AL AMBIENTE DISMINUCION DE CH 4 DE EFECTO INVERNADERO 30 veces mayor que CO 2 IMPACTOS POTENCIALES EFECTO NOCIVO DEL USO DE FERTILIZANTES Y PESTICIDAS

19 INTRODUCCION AL APROVECHAMIENTO DE FUENTES RENOVABLES DE ENERGIA BIOMASA 19 ASPECTOS ECONÓMICOS FACTORES INSTITUCIONALES RÉGIMEN DE IMPUESTOS GRATIFICACIÓN PARA INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO CUANTIFICACIÓN EN TÉRMINOS ECONÓMICOS DEL USO DE COMBUSTIBLES NEUTROS EN EFECTO INVERNADERO IMPUESTO AL USO DE COMBUSTIBLES FÓSILES BIOGAS ÉXITO ECONÓMICO SI: EL GAS SE VENDE AL PRECIO COMPARABLE AL GAS NATURAL SE DA UN CRÉDITO POR LA DISPOSICIÓN DE DESPERDICIOS LAS PLANTAS DE BIOGAS SE OPERAN EN CICLOS COMBINADOS CULTIVOS ENERGÉTICOS ÉXITO ECONÓMICO SI: PUEDEN PRODUCIRSE EN TIERRAS SIN USO AGRÍCOLA A UN COSTO COMPETITIVO CON COMBUSTIBLES FÓSILES RESIDUOS FORESTALES ÉXITO ECONÓMICO SI: SE EMPLEAN EXCEDENTES QUE ACTUALMENTE SE DISPONGAN HACIA RELLENOS SANITARIOS ETANOL ÉXITO ECONÓMICO DEPENDE DE : SI SE PRODUCE EX- PROFESO O ES UNA ADICIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AZÚCAR SI SE PRODUCE COMO EXTENDEDOR DE GASOLINA O PURO EL PRECIO DE LA GASOLINA EN EL MERCADO

20 INTRODUCCION AL APROVECHAMIENTO DE FUENTES RENOVABLES DE ENERGIA BIOMASA 20 FIN

21 INTRODUCCION AL APROVECHAMIENTO DE FUENTES RENOVABLES DE ENERGIA BIOMASA 21


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