ENERGÍAS ALTERNATIVAS ENERGÍAS RENOVABLES ENERGÍAS ALTERNATIVAS

ENERGÍAS ALTERNATIVAS BIOMASA

BIOMASA La biomasa es toda la materia orgánica NO FÓSIL en la que la radiación solar, a través de la fotosíntesis, provocó o provoca la elaboración de hidratos de carbono.

FUENTES DE BIOMASA

FUENTES DE BIOMASA Residuos agrarios (paja, ramaje procedente de podas, estiércol…) Residuos forestales, procedentes de poda o limpieza de bosques. Residuos industriales (serrín). Cultivos-vegetales (terrestres o acuáticos) energéticos, que producen gran cantidad de biomasa.

FUENTES DE BIOMASA Residuos forestales

FUENTES DE BIOMASA Residuos forestales, procedentes de poda o limpieza de bosques. Restos de aserrío (corteza, aserrín, astillas), restos de ebanistería (aserrín, trozos, astillas), restos de plantaciones (ramas, corteza, raíces).

FUENTES DE BIOMASA Residuos agrícolas

FUENTES DE BIOMASA Residuos agrícolas: cáscara y pulpa de frutas y vegetales. Cáscara y polvo de granos secos (arroz, café). Estiércol. Residuos de cosechas: tallos y hojas, cáscaras, maleza, pastura.

FUENTES DE BIOMASA Desechos industriales :

FUENTES DE BIOMASA Desechos industriales : la industria alimenticia genera una gran cantidad de desechos tanto procedentes de la carne (vacuna, avícola, porcina) como vegetales (cáscaras, pulpa). Estos residuos sólidos y líquidos con un alto contenidos de azúcares y carbohidratos pueden ser convertidos en combustibles gaseosos.

FUENTES DE BIOMASA Desechos urbanos:

FUENTES DE BIOMASA Desechos urbanos: residuos alimenticios, papel, cartón, madera y aguas negras. Por otro lado, la basura orgánica en descomposición produce compuestos volátiles (metano, dióxido de carbono, entre otros) que contribuyen a aumentar el efecto invernadero. Estos compuestos tienen un considerable valor energético que puede ser utilizado para la generación de energía “limpia”.

TRANSFORMACIÓN DE LA BIOMASA EN ENERGÍA PROCESOS FÍSICOS PROCESOS TÉRMICOS PROCESOS BIOQUÍMICOS

PROCESOS FÍSICOS COMPACTACIÓN: es la reducción de volumen para el tratamiento directo como combustible de la biomasa en forma de briquetas. SECADO: necesario antes del tratamiento térmico.

PROCESOS TÉRMICOS COMBUSTIÓN DIRECTA: al quemar la biomasa (con secado previo) en presencia de oxígeno, se desprende calor.

PROCESOS TÉRMICOS PIRÓLISIS O CARBONIZACIÓN: Cuando la biomasa es quemada bajo condiciones controladas, sin hacerlo completamente, su estructura se rompe en compuestos gaseosos, líquidos y sólidos que pueden ser usados como combustible para generar calor y electricidad. Dependiendo de la tecnología, el producto final es un combustible sólido, gaseoso, o combustible líquido. Producción de carbón vegetal, gas pobre, gas de síntesis.

PROCESOS TÉRMICOS PIRÓLISIS Producción de carbón vegetal: este proceso es la forma más común de la conversión termo-química de temperatura mediana. La biomasa se quema con una disponibilidad restringida de aire, lo cual impide que la combustión sea completa.

PROCESOS TÉRMICOS PIRÓLISIS Gasificación: tipo de pirólisis en la que se utiliza una mayor proporción de oxígeno a mayores temperaturas, con el objetivo de optimizar la producción del llamado “gas pobre”, constituido por una mezcla de monóxido de carbono, hidrógeno y metano, con proporciones menores de dióxido de carbono y nitrógeno.

PROCESOS TÉRMICOS PIRÓLISIS Gasificación: Cuando se emplea como comburente oxígeno puro, el resultado es una mezcla de monóxido de carbono, hidrógeno e hidrocarburos, que se denomina “gas de síntesis”

PROCESOS TÉRMICOS COMBUSTION DIRECTA CALOR BIOMASA combustión carbón con poco aire carbón vegetal PIRÓLISIS combustión rápida poco aire gas pobre combustión lenta con oxígeno puro gas de síntesis

PROCESOS BIOQUÍMICOS Son procesos que tienen lugar en presencia de microorganismos. Como más importantes podemos citar los siguientes: fermentación alcohólica digestión anaerobia biodiésel

PROCESOS BIOQUÍMICOS FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA Es el proceso de transformación de la glucosa en etanol (alcohol etílico) por la acción de microorganismos (levaduras y hongos unicelulares). Este método se ha usado durante siglos para la producción de licores. Mediante la destilación destructiva de madera se obtiene el metanol. Puede usarse el etanol como combustible en los vehículos (Brasil).

FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA Video sobre biodiésel y bioetanol

PROCESOS BIOQUÍMICOS DIGESTIÓN ANAEROBIA Consiste en la fermentación en ausencia de oxígeno y prolongada en el tiempo. Se coloca la biomasa (normalmente desechos de animales) en un recipiente llamado “digestor” y allí se deja fermentar unos días. Se produce un gas llamado biogás, la materia remanente es un buen fertilizante. La acción de determinadas bacterias, en ausencia de oxígeno y a una temperatura de unos 30 ºC, transforman la biomasa en biogás, constituido principalmente por metano y dióxido de carbono, que se puede utilizar en motores de combustión.

PROCESOS BIOQUÍMICOS DIGESTIÓN ANAEROBIA OBTENCIÓN DEL BIOGÁS

BIODIESEL A diferencia del etanol, que es un alcohol, el biodiesel se obtiene de aceites vegetales, grasa animal y grasas recicladas. A partir de un proceso llamado “transesterificación”, puede ser mezclado con diesel o usado directamente como combustible en motores comunes. El biodiesel es utilizado, típicamente, como aditivo del diesel en proporción del 20%. Su gran ventaja es reducir considerablemente las emisiones, el humo negro y el olor.

VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LA BIOMASA Soluciona los problemas que acarrea la destrucción incontrolada de los residuos. Disminuye el riesgo de incendios en los bosques. Su uso significa una reducción en el consumo de otras fuentes. Video Biomasa consumer INCONVENIENTES: Talas excesivas que agoten la masa vegetal de una zona. El rendimiento neto es pequeño. El proceso de combustión genera dióxido de carbono responsable del efecto invernadero. GREENPEACE

EJERCICIO Calcula la energía que se desprende de la combustión de 10 kg de hueso de aceituna. Expresa esta energía en kWh y valórala considerando que el precio del kWh es de 0.142319 euros. Pc del hueso de aceituna= 4850 kcal/kg. SOLUCIÓN: E= Pc* m, E= energía en kcal, Pc= poder calorífico en kcal/kg, m=masa en kg. E=m*Pc= 10 kg* 4850 kcal/kg=48500 kcal E en kWh=> 48500 kcal=56.13 kWh Valor económico: 56.13 kWh*0.142319 euros/kWh=7.989 euros

EJERCICIO Una fábrica necesita un aporte energético diario de 100 kWh, calcula la masa de combustible que necesita y el coste económico en cada uno de los casos siguientes: Se emplea como combustible carbón de hulla, a 0.12 euros/kg. Se emplea cáscara de almendra, a 0.018 euros/kg. En los dos casos, se supone un rendimiento energético del quemador del 60 %. SOLUCIÓN: carbón de hulla= 20.57 kg, coste económico=2.469 euros cáscara de almendra= 30 kg, coste económico=0.54 euros Pc carbón de hulla= 7000 Kcal/kg Pc cáscara de almendra= 4800 Kcal/kg

EJERCICIO Calcula la energía calorífica liberada al quemar 5 kg de madera cuyo poder calorífico Pc= 2800 Kcal/Kg, si el grado de humedad es del 53 %. (rendimiento entre 65 y 70 % si la humedad es mayor del 50 %, rendimiento entre el 80 y el 85 % si la humedad es menor del 20 %). SOLUCIÓN: Qreal= rendimiento* Q; Q= Pc*m rendimiento= 65 % Qreal= 9100 kcal.

EJERCICIO Calcula la energía calorífica en kcal obtenida al quemar 0.5 metros cúbicos de biogás a una presión de 1.5 atmósferas y una temperatura de 25 ºC. SOLUCIÓN: E= Pc*V; Pc del biogás en condiciones normales= 4500 kcal/metros cúbicos. E=Pc* V=3091,86 kcal

RSU RESÍDUOS SÓLIDOS URBANOS Tipos de residuos: residuos inertes: metales, vidrio, tierras, cenizas, escombros… residuos orgánicos fermentables: restos de alimentos frescos o cocinados. residuos combustibles: papel, cartón, plásticos, gomas, cueros y materiales textiles.

RSU Las posibilidades de tratamiento de estos residuos son muy variadas, dependiendo de su naturaleza: vertido controlado reciclaje de materiales incineración con recuperación de energía compostaje.

RSU Desde el punto de vista de su aprovechamiento energético, analizaremos la incineración y el compostaje. video sobre SOGAMA

RSU – LA INCINERACIÓN LA INCINERACIÓN permite eliminar las partes combustibles de los RSU y reducir su volumen hasta un 90 %. Si su poder calorífico es superior a 1000 kcal/kg, resulta rentable para su aprovechamiento y utilización en la generación de energía eléctrica.

RSU- COMPOSTAJE El compostaje se aplica a los residuos orgánicos fermentables y se realiza en condiciones aerobias, es decir, en presencia de aire. De este modo se obtiene un compost que puede alcanzar hasta los 4800 Kcal/Kg en condiciones de mínima humedad. Vídeo sobre compostaje