La biomasa es cualquier materia orgánica, como árboles, plantas o desechos animales que pueden utilizarse como fuente de energía. La energía proviene del sol a través de un proceso llamado fotosíntesis y se libera cuando la biomasa se quema o se descompone. Se trata de materia orgánica renovable que proviene de plantas y animales. Fue la mayor fuente de consumo energético anual de algunos países hasta mediados del siglo XIX.
Es por ello que para múltiples naciones, sigue siendo un combustible vital para sus operaciones diarias y su desarrollo. Sobre todo, en cuanto a calefacción se refiere. La utilización de combustibles de este tipo, entre las áreas de transporte y electricidad, ha aumentado considerablemente. Esto como un medio alternativo de producir energía sin emitir demasiado dióxido de carbono a la atmósfera. Dichas emisiones son derivación directa del consumo y explotación de combustibles fósiles.
Solo en el 2020, la biomasa proporcionó casi cinco cuatrillones de unidades térmicas británicas (Btu) y el 7% de la utilización completa de energía en países como los Estados Unidos. Esta fuente contiene energía química almacenada procedente del sol. Asimismo, las plantas producen biomasa mediante la fotosíntesis. Se puede obtener calor o combustibles desde esta fuente, los cuales son absolutamente renovables si se someten a varios procesos.
¿Cómo está compuesta la biomasa?
La biomasa está compuesta principalmente por residuos de la madera y del procesamiento de la misma, tales como: leña, pellets de madera y astillas de madera, aserrín, residuos de aserraderos y fábricas de muebles. Así como también, de licor negro de las fábricas de pulpa y papel. Se pueden agregar los cultivos y residuos agrícolas, como el maíz, soja, caña de azúcar, pasto, plantas leñosas, algas, residuos de cultivos y de procesamiento de alimentos.
Del mismo modo, está compuesta por algunos materiales biogénicos en los residuos sólidos de las ciudades: productos de papel, algodón, lana, residuos de alimentos, de jardín y de madera. Así como también, de residuos orgánicos animales y de las aguas residuales humanas.
¿Cómo se convierte la biomasa en energía?
La biomasa se transforma en energía después de ser procesada varias veces. Estos procesos son totalmente diferentes entre sí, pero cumplen el objetivo de generar energía limpia y renovable.
1. Combustión directa
Se trata de la forma más habitual para que la biomasa sea energía aprovechable. Esto se debe a que puede quemarse directamente para calentar edificios y agua. Así como también, para generar el calor suficiente para motorizar diversos procedimientos de índole industrial. Asimismo, para producir electricidad a través de turbinas de vapor.
2. Conversión termoquímica
Esta forma de convertir esta materia orgánica en energía renovable incluye procesos como la pirólisis y la gasificación. En ambos se trata la descomposición térmica, en donde la materia prima se somete a calentamiento. Todo ello a través de recipientes cerrados y con presión. A estos recipientes, se les conoce como “gaseadores”.
Este procedimiento se realiza con temperaturas muy altas. Estos dos procesos se diferencian entre sí por la cantidad de temperatura requerida para cada uno de ellos. Así como también, se diferencian por la cantidad de oxígeno que se presenta en cada uno de los procesos, durante todo el tiempo de transformación.
En este sentido, la pirólisis implica calentar los materiales orgánicos a 500 – 600 ºC en ausencia casi total de oxígeno libre. Así, la pirólisis de la biomasa produce combustibles como carbón vegetal, bioaceite, diésel renovable, metano e hidrógeno. Después de este procedimiento, se procede a hacer el hidrotratamiento. El cual se usa para el procesamiento de bioaceite. El cual se obtiene mediante la pirólisis rápida, a partir de elevadas temperaturas y presiones muy altas. El diésel, la gasolina y el combustible renovable para aviones provienen de este proceso.
Proceso de gasificación de la biomasa
Así pues, la gasificación implica el calentamiento de materiales orgánicos a 900 – 1000 ºC. Esto mediante la inyección de cantidades de oxígeno y vapor, en cantidades absolutamente controladas. A partir de este procedimiento, se obtiene un gas con altas concentraciones de monóxido de carbono y de hidrógeno. Este gas se llama gas de síntesis o, simplemente, syngas. El gas de síntesis se utiliza como un combustible común. Para la calefacción, producción de electricidad a partir de turbinas de gas y para motores diésel.
También, se puede procesar e iniciar la separación del hidrógeno y el gas. Así, el hidrógeno podrá usarse para las pilas de combustible. Mediante el procedimiento Fischer – Tropsch, el syngas se puede seguir procesando para generar combustibles en estado líquido. La transesterificación, un proceso químico de conversión, es usado para transformar aceites vegetales y grasas animales en biodiésel.
3. Conversión biológica
Este procedimiento añade la fermentación para completar el proceso de producción de materia orgánica en etanol. Además, se sirve de la llamada digestión anaeróbica en el procedimiento de producción de gas renovable. De esta manera, el etanol producido sirve para los vehículos, en forma de combustible. De igual forma, el gas natural renovable, también llamado biogás o biometano, se produce en las centrales de tratamiento de aguas residuales. Así como también, en las explotaciones lecheras y ganaderas.
También se forma en los vertederos de residuos sólidos y puede capturarse en ellos. El gas natural renovable tratado adecuadamente, tiene los mismos usos que el gas natural fósil. Los investigadores están trabajando en la mejora de estos métodos y en el desarrollo de otras formas de convertir y utilizar más biomasa para obtener más energía.
¿Cuánta biomasa se necesita para la generación de energía?
En el año 2020, la biomasa proporcionó unos 5.600 billones de unidades térmicas británicas (Btu). Es decir, unos 5,6 cuatrillones de Btu. Lo que equivale a un 5% del consumo total de energía primaria de algunos países. De esa cantidad, unos 2.230 Btu procedían de la madera y de la biomasa derivada de la madera. En este sentido, se produjeron unos 2.500 Btu de los biocombustibles, etanol principalmente y 430 Btu proveniente de los residuos de las ciudades.
Así pues, los sectores de la industria y el transporte son los que representan las mayores cantidades en términos de contenido energético. Así como también, representan los mayores porcentajes del consumo anual total de biomasa en naciones desarrolladas. Por esta razón, las industrias maderera y papelera utilizan esta materia en centrales de producción combinada de calor y electricidad. De allí pueden obtener calor de proceso y generar electricidad para su propio uso. En este sentido, los biocombustibles líquidos como el etanol y gasóleo a base de biomasa, representan la mayor parte del consumo total del sector del transporte.
Los sectores residenciales y comerciales utilizan leña y pellets de madera para la calefacción. Asimismo, el sector comercial también consume y, en algunos casos, vende gas natural renovable. El cual es producido en las instalaciones municipales de tratamiento de aguas residuales y en los vertederos. También, el sector de la energía eléctrica utiliza madera y residuos derivados para generar electricidad que vende a los demás sectores.
¿Cómo puedes aprovechar la biomasa?
Puede que no te des cuenta, pero es probable que utilice productos fabricados con este tipo de materia. Ya sean plantas orgánicas, algas y materiales de desecho cada día de tu vida. Esta materia se encuentra en artículos de cuidado personal, envases de bebidas, suplementos nutricionales y combustibles.
Del mismo modo, todos estos productos contribuyen al crecimiento de la llamada “bioeconomía”. Es un término utilizado para describir la incorporación de materia orgánica abundante y sostenible a la economía de los países. Además, su fabricación también aumenta la seguridad energética e impulsa un sinnúmero de empleos.
La biomasa se aprovecha fabricando combustibles
Cada vez que repostas gasolina en las estaciones de servicio o en gasolineras, es probable que estés vertiendo biocombustibles en el tanque de tu coche. Incluso, más del 97% de la gasolina en países como los Estados Unidos, contiene algo de etanol. El cual es un combustible renovable elaborado a partir de diferentes materiales vegetales. En particular, los Estados Unidos son el primer productor mundial de etanol por volumen. Gracias en parte a las grandes cosechas de maíz que se encuentran en su territorio.
De esta manera, el etanol se suele mezclar con la gasolina para aumentar el octanaje y reducir la contaminación atmosférica. También, desempeña un papel en la reducción de la dependencia del petróleo importado. El cual se logra con una ampliación del suministro de gasolina y estimulando la economía. Solo en el año 2020, la producción de más de 17 mil millones de galones de etanol, Ha supuesto la cifra de más de 70 mil empleos directos solo en los Estados Unidos. Además, genera 43 mil millones de dólares de producto interno bruto (PIB) y 25 mil millones de dólares de ingresos en las familias.
Los biocombustibles para aviones están en auge
La industria de la aviación también está llevando los biocombustibles a nuevas alturas. Es por ello que han patrocinado un proyecto de investigación premiado en el que participaron algunas de las empresas más importantes en la creación de biocombustibles. Este proyecto puede reciclar los gases residuales industriales, procedentes de la fabricación de acero y otros procesos pesados y convertirlos en una forma de combustible para aviones. Todo ello con niveles de emisiones reducidos de manera drástica.
De esta manera, una parte del combustible de aviación derivado del petróleo a bordo de un Boeing 747 se sustituyó por combustible de aviación renovable. Esto para un vuelo intercontinental entre el Aeropuerto Internacional de Orlando (Florida) y el Gatwick International de Londres en octubre del año 2018. El proyecto recibió premios en 2019 y en el año 2020.
2. Se puede aprovechar en perfumes y en la cosmética
Las materias primas de base biológica pueden utilizarse para producir una serie de productos de cuidado personal. Entre los que se encuentran: crema para la piel, champú, rímel y más. Por ejemplo, la acetona de tu quitaesmalte puede producirse mediante la fermentación de azúcares vegetales. Mientras que el ácido palmítico que da a tu cabello ese brillo después de acondicionarlo es uno de los ácidos grasos saturados más frecuentes que se encuentran en los microorganismos y las plantas.
La demanda pública ha renovado el interés de la industria por los cosméticos de base biológica. Además, las innovaciones en biotecnología están haciendo que estos productos sean más baratos y eficientes de fabricar. El mercado de ingredientes para el cuidado personal superó los 15 mil millones de dólares en el año 2020, y los recursos de base biológica representan alrededor del 25% de esa cantidad.
3. Aditivos alimentarios y suplementos nutricionales
Las algas son grandes productoras de aceite, capaces de generar hasta 6 mil galones de aceite por acre. El aceite recogido de las algas puede convertirse en combustibles renovables o utilizarse en diversas aplicaciones. Por ejemplo, varias marcas de suplementos nutricionales están extrayendo directamente de las algas los ácidos grasos omega-3, que suelen encontrarse en los aceites de pescado.
Además, algunos aromas de alimentos también pueden tener su origen en la biomasa. Es por esto que la lignina, una sustancia orgánica que da a las plantas su fuerte soporte estructural, puede convertirse en productos químicos renovables para la industria de los aromatizantes. Especialistas han desarrollado un proceso que descompone de forma sostenible la biomasa leñosa y convierte la lignina en productos químicos que pueden utilizarse para aromatizar alimentos de sabor ahumado, como las virutas de barbacoa.
4. Puede aplicarse en detergentes y productos de limpieza
El poder de los detergentes y productos de limpieza reside en su capacidad para eliminar los materiales no deseados de las superficies. Deben esta característica única a dos clases de productos químicos, los tensioactivos y disolventes. Los cuales pueden producirse a partir de esta materia orgánica. Estos productos químicos de base biológica se encuentran en los detergentes para la ropa, los limpiadores en spray y otros productos de limpieza.
Por ejemplo, algunas compañías están trabajando en el desarrollo de una clase de tensioactivos de base biológica, conocidos como tensioactivos oleofuránicos. Los cuales pueden aumentar la biodegradabilidad de los detergentes, reduciendo su impacto en los procesos de tratamiento de aguas residuales. Estos productos químicos pueden utilizarse en detergentes u otros productos de limpieza y también pueden disminuir el volumen necesario para la limpieza. Lo que puede reducir las necesidades de embalaje.
5. Plásticos y otros materiales
Los plásticos de base biológica pueden ofrecer la misma variedad y fiabilidad que los plásticos tradicionales. Pero se fabrican con materiales renovables de origen vegetal. Algunas empresas ya han empezado a integrar estos nuevos materiales en sus líneas de productos. Por ejemplo, Se financian organizaciones para convertir material vegetal en una sustancia sintética, que puede utilizarse para producir fibras para ropa y contenedores para líquidos.
De igual manera, los plásticos de base biológica pueden incluso ayudar a reducir los residuos. Algunas empresas están trabajando en el desarrollo de plásticos de base biológica biodegradables y compostables, que se descomponen más rápidamente y se convierten en materiales naturales. Las sustancias químicas, los productos y los combustibles de base biológica representan una oportunidad para fabricar productos renovables y sostenibles en muchos países.
Así, los productos de base biológica ofrecen el mismo rendimiento que sus homólogos tradicionales y, gracias a los avances en la innovación científica, se están produciendo de forma más rentable y eficiente, contribuyendo a promover un futuro más próspero.
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