I.E.S. JAIME GIL de BIEDMA BIOMAS A

INTRODUCCIÓN TIPOS DE APROVECHAMIENTO MÉTODOS DE CONVERSIÓN EN ENERGÍA VENTAJAS DESVENTAJA S

I.E.S. JAIME GIL de BIEDMA INTRODUCCIÓN La biomasa es la energía solar convertida por la vegetación en materia orgánica; esa energía la podemos recuperar por combustión directa o transformando la materia orgánica en otros combustibles.

TIPOS DE APROVECHAMIENTO Bosques Residuos agrícolas y forestales Cultivos energéticos ---- Tradicionales Acuáticos

BOSQUE S La única biomasa realmente explotada en la actualidad para fines energéticos es la de los bosques. Paracubrirpartedelademandaenergéticasólopuede constituir una opción razonable en países donde la densidad territorial de dicha demanda es muy baja, así como también la de la población (Tercer mundo). En Urbes razonable desechos (por lo demás, país deficitario en madera ) sólo es contemplar el aprovechamiento energético de los delacorta-sacaydelalimpiadelas explotaciones forestales (leña, ramaje, follaje, etc.), así como deloslosresiduosdelamadera.Enestesentido,laoferta energéticasubyacentealasleñashasidoevaluadaen t/año.

RESIDUOS AGRÍCOLAS Y GANADEROS. Constituyen otra fuente importante de bioenergía, aunque no siempre sea razonable En Perú sólo parece de los cereales en los darles este tipo de utilidad. recomendable el uso a tal fin de la paja casos en que el retirarla del campo no afecteapreciablementealafertilidaddeldelsuelo,ydelas excretasyresiduosdeldelganado,cuandoelnoutilizarlas sistemáticamentecomoestiércolnoperjudiquelas productividades agrícolas. Siguiendoestecriterio,enPerúsehaevaluadouna hipotética oferta energética de t/año procedentes de paja de cereales.

CULTIVOS ENERGÉTICOS Consiste en un mayor aprovechamiento energético. Estaopciónnoesmuyrentableyesmuydiscutidala convenienciadelosloscultivosoplantacionesconfines energéticos,nosóloporsurentabilidadensimismos,sino también por la competencia que ejercerían de alimentos y otros productos necesarios, dudas aumentan en el caso de las regiones con la producción (madera, etc.). Las templadas, donde la asimilación fotosintética es inferior a la que se produce en zonas tropicales. En Perú se ha estudiado de modo especial la posibilidad de ciertos cultivos energéticos, especialmente sorgo dulce y caña de azúcar, en ciertas regiones tropicales donde ya hay una tradición en el cultivo de estas plantas de elevada asimilación fotosintética.

Noobstante,elproblemadelacompetenciaentreloslos cultivosclásicosyloscultivosenergéticosnoseplantearía enelcasodeotrotipodecultivoenergético:loscultivos acuáticos.Unaplantaacuáticaparticularmenteinteresante desde el punto de vista energético sería el jacinto de agua, queposeeunadelaslasproductividadesdebiomasamás elevadasdelreinovegetal (uncentenar por año). detoneladasde materia seca por hectárea y Podríarecurrirsetambiénaciertasalgasmicroscópicas (microfitos),quetendríanlaventajadepermitiruncultivo Botryococcusbraunii,en continuo. relación Así,elalgaunicelular asupesoproducedirectamenteimportantes cantidades de hidrocarburos.

MÉTODOS DE TRANSFORMACIÓN DE LA BIOMASA Distinguimos dos grandes grupos de transformaciones: -Transformaciones térmoquímicas - Combustión - Pirólisis Transformaciones biológicas - - Fermentación alcohólica - Fermentación metánica

MÉTODOS TERMOQUÍMICOS métodossebasanenlautilización Estos fuente deldelcalorcomo detransformacióndelabiomasa.Estánbien adaptados al caso de la biomasa de la paja y de la madera. Distinguimos dos métodos: seca, y,enparticular,alos ---- Combustión Pirólisis

LA COMBUSTIÓN Lo que comunmente llamamos quema de hablando más cientificamente la oxidación la biomasa (o de ésta por el oxígenodelaire),liberasimplementeaguaygas carbónicoycalor,quequepuedeservirparalacalefacción doméstica o para la producciónde calor industrial. BIOMASA + O 2 CO 2 + H 2 O + CALOR

PLANTA COMBUSTIÓN DE PAJA La planta de biomasa construidaen Sangüesa representa una el experienciainéditaenelsurdeEuropaen aprovechamiento de la paja paraproducción de energía. Conectadaaredenjuliode2002,trastrasdosañosde construcción, la planta estará operativa durante horas al año y producirá 200 GWh, cifra próxima al 6% del consumo eléctrico de Navarra. Consumirá toneladas de paja de cereal anuales y el garantizado y empacado suministroregulardecombustibleestará mediante la promoción de equipos de recogida y la firma de contratos a largo plazo con proveedores.

ESQUEMA DE FUNCIONAMIENTO La paja es transportada hasta la planta en pacas, que se depositan en un almacén. Estas pacas se conducen hasta la caldera mediante una cinta transportadora. Un sistema de corte desmenuza la paja antes de caer a un extremodelaparrilla,laparrilla,ubicadaenlacaldera,dondees quemada. La combustión calienta el agua que circula por las de la caldera, hasta convertirla en vapor. paredes Apartirdeestemomentoseproduceuntripleproceso concatenado:

El vapor, tras pasar por un sobrecalentador, mueve una turbina que,conectadaaungenerador,propicialaproducciónde electricidad. Elvapordeaguaquehapasadoporlaturbina,yaamenor presiónytemperatura,sellevallevahastauncondensador, refrigeradoporelagua.Mercedaesedescensotérmico,el vaporseconviertedenuevoenagua,yesteestelíquidose trasladaráen circuitocerradohastalasparedesdelacaldera iniciándose de nuevo el proceso. pajaproduce delacaldera,y Lacombustióndelainquemados,quese depositanenelfondocenizas,resultadode filtrarydepurarlosgasesquefinalmenteseemitenporla chimenea de la planta. Los residuos son aprovechados para la producción de fertilizantes.

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LA PIRÓLISIS. Combustiónincompletadelabiomasaenausenciade oxigeno, a unos 500 grados centígrados. SeSeutilizadesdedesdehacemuchotiempoparaproducircarbón vegetal. Aparte de este, la pirólisis lleva a laliberación de un gaspobre,mezclademonóxidoydióxidodecarbono,de hidrógeno y de hidrocarburos ligeros. Este gas,de débil poder calórico,puedeservirparaaccionarmotoresdiesel,opara producir electricidad, o paramover vehículos. BIOMASA + CALOR CO 2 + CO + H2 +CXHY+ H2 +CXHY

Unavariantedelapirólisis,llamadapirólisisflash,llevadaa 1000 grados centígrados en menos de un segundo, tiene la ventaja de asegurar una gasificación casi total de la biomasa. Detodasformas,lagasificacióntotalpuedeobtenerse mediante una oxidación parcial de los productos no gaseosos de la pirólisis. Lasinstalacionesenlaqueserealizanlapirólisisyla gasificación de la biomasa reciben el nombre de gasógenos. El gas pobre producido puede utilizarse directamente como se indica antes, o bien servir la base para la síntesis de un alcohol muy importante, el metanol, que podría sustituir las gasolinas para la alimentación de los motores de explosión (carburol).

TRANSFORMACION ES BIOLÓGICA S Fermentación alcohólica Fermentación metánica

LA FERMENTACIÓN ALCOHOLICA Es una técnica empleada desde lomuy antiguo con los azúcares, que puede utilizase también con la celulosa y el almidón, a condición de realizar una hidrólisis previa (en medio ácido) de estas dos sustancias. Peroladestilación,quepermiteobteneralcoholetílico prácticamenteanhidro,esunaoperaciónmuycostosaen energía. En estas condiciones la transformación de la biomasa en de A etanol y después la utilización de este alcohol en motores explosión, tienen un balance energético global dudoso. pesardeestareserva,ciertospaíses(Brasil,E.U.A.)tienen importantesproyectosdeproduccióndeetanolapartirde biomasa con un objetivo energético (propulsión de vehículos)

LA FERMENTACIÓN METÁNICA Digestió n anaerobica EsEs ladelabiomasaporbacterias.EsEs idóneaparalatransformacióndelabiomasahúmeda(mas del75%dehumedadrelativa).E n losfermentadores,o digestiones, la degrada en un celulosa es esencialmente la sustancia gas, llamado comunmente biogas. que se El biogas puede obtenerse de dos formas: Extrayendoycanalizandoelgasformadoenlos vertederos sellados. En biodigestores cuyo problemaprincipalconsisteen lanecesidaddecalentarelequipo,paramantenerloenla temperaturaoptimade30-35gradoscentígrados.No obstante, el empleo de éstos es un caminoprometedor hacia laautonomíaenergéticadelasexplotacionesagrícolas,por recuperación de las deyecciones y camas del ganado.

BIOGA S Conel termino biogas sedesignaala resultantes de la descomposición de la mezcladegases materia orgánica realizada anaerobias. poracciónbacterianaencondiciones Elmetano,principalcomponentedelbiogas,eselgas que le confiere las características combustibles al mismo. Elvalorenergéticodeldelbiogasporlotantoestará determinado por la concentraciónde metano - alrededor de 20 – 25 MJ/m 3, comparado con 33 – 38MJ/m 3 para el gas natural.

COMPONENTES DEL BIOGAS Losprincipalescomponentesdelbiogassonelmetano (CH 4 ) yeldióxidodecarbono (CO 2 ). Aunquela composicióndelbiogasvariadeacuerdoalabiomasa utilizada,sucomposiciónaproximadasepresentaa continuación: Metano, CH 4 40 – 70 % volumen Dióxido de carbono, CO 2 30 – 60 % volumen Sulfuro de hidrógeno, H 2 S 0 – 3 % volumen Hidrógeno, H % volumen

BIODIGESTOR Elbiogasseproduceenunrecipientecerradootanque denominadobiodigestorelcualpuedeserconstruidoconcon diversos materiales como ladrillo y cemento, metal o plástico. El biodigestor, de forma cilíndricao esférica posee un ducto de entrada a través del cual se suministra la materia orgánica (por ejemplo, estiércol animal o humano, las aguas sucias de lasciudades,residuosdematadero)enformaconjuntacon agua, y un ducto de salida en el cual el material ya digerido por acción bacteriana abandona el biodigestor.

BIODIGESTO R TUBERIA CONDUCCIÓN BIOGAS DEPOSITO ACUMULADOR BIOGAS FILTROS ACIDO SULFHÍDRICO (Oxidosdehierro, cal viva oapagada... ) MOTORE S GENERADOR ES

I.E.S. JAIME GIL de BIEDMA BIODIGESTORES DE UNA GRANJA PORCINA

VENTAJAS DE LOS BIODIGESTORES Lautilizacióndebiodigestoresofrecegrandesventajas paraeltratamientodelosdesechosorgánicosdelaslas explotaciones agropecuarias, pues además de disminuir la carga contaminante de las mismas, extrae gran parte delaenergíacontenidaenelmaterialsinafectar(o inclusivemejorando)suvalorfertilizanteycontrolando de manera considerable los malos olores. El uso del biogas para la generación de electricidad da las unvaloradicionalalempleodebiodigestoresen empresas agropecuarias.

I.E.S. JAIME GIL de BIEDMA Generacióndeelectricidadapartirdelacaptacióndel biogas generado en un vertedero sellado

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VENTAJA S EsEs renovableindefinidamente,alalcontrariodelaslas energías extraídas de la tanatomasa (carbón; petróleo). Es fácildealmacenar,alalcontrariodelasenergíaseólica ysolar.

DESVENTAJAS Opera con enormes volúmenes combustibles que hacen su transporte caro y utilización local y constituyen un argumento en favor de una sobre todo rural. Surendimiento,expresadoenrelaciónalaenergíasolar incidente sobre las mismas superficies, es muy débil (0,5 % a 4 %, contra 10 % a 30 % para las pilas solares fotovoltaicas), aunque las superficies terrestres y acuáticas, de que pueden disponer no tienen comparación con las por ejemplo, los captadores solares. quequepuedencubrir,