Por: Ing. Agr. Gerónimo Pérez
Investigador IARNA/URLSe le denomina biomasa residual húmeda a todos aquellos flujos residuales de origen orgánico resultantes de la actividad humana o animal, que se pueden producir en las ciudades (agua residual urbana), industrias (residuos industriales biodegradables) o instalaciones agropecuarias (residuos ganaderos). También se puede citar a los desechos sólidos urbanos (basura orgánica) que, por su alto contenido de humedad, son tratados mediante procesos biológicos. Si este tipo de desechos reciben un tratamiento previo de secado, pasan a formar parte del grupo de la biomasa residual seca.
Por su alto contenido de materia orgánica, la biomasa residual húmeda puede llegar a considerarse contaminante, ya que en su proceso de descomposición genera Metano (CH4) y Dióxido de Carbono (CO2). La contaminación que este tipo de biomasa produce no se debe únicamente a la generación de esos compuestos, sino que al momento de ser vertida a los ríos o lagos, los microorganismos que la descomponen, utilizan el oxígeno disuelto en los mismos afectando al resto del ecosistema acuático. Asimismo, por las altas concentraciones de Nitrógeno producto de la formación de Metano, se puede dar un crecimiento elevado de algas, lo cual contribuye también al consumo del Oxígeno disuelto, causando la muerte de otros seres vivos.
El proceso de degradación de la materia orgánica presente en la biomasa puede darse en presencia de Oxígeno (degradación aerobia) o en total ausencia del mismo (degradación anaerobia). En este último caso, ocurre una gran cantidad de reacciones complejas, llevadas a cabo por diferentes especies de bacterias que producen al final, dos productos principales: más microorganismos y gas, denominándosele a este último Biogás.
El biogás generado a partir de procesos de degradación de la materia orgánica de la biomasa residual húmeda se puede utilizar directamente como combustible en las industrias, o como combustible principal para la generación de energía eléctrica, al hacer funcionar las turbinas que se encuentran acopladas a generadores eléctricos.
Un caso práctico de la utilidad de este tipo de biomasa, es el proyecto de recuperación del vertedero de Valdemingómez en Madrid, España; en el cual, en una superficie de 110 hectáreas se formó una colina de 30 m de altura, acumulando 21.3 millones de toneladas de basura durante un período de 22 años. El proyecto consiste en la utilización del biogás generado en el vertedero, con lo cual se prevé la generación de 1,145 GWh (Giga watios hora) a lo largo de 16 años, con lo cual se puede cubrir el consumo del alumbrado público de toda la capital española.
En Guatemala, se cuenta con el Relleno Sanitario de la zona 3, así como gran cantidad de vertederos municipales o clandestinos en el interior de la república. De ellos, puede aprovecharse el gas producido que, de otra forma, contamina el ambiente y genera enfermedades respiratorias al acumularse directamente en la atmósfera.
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cápsulas anteriores
Cápsula 1: Las energías renovables
Cápsula 3: Energía hidroeléctrica
Cápsula 4: Energía de la biomasa
4.1. Biomasa natural
4.2. Biomasa residual seca
Por: Ing. Agr. Gerónimo Pérez
Investigador IARNA/URLSe le denomina energía renovable a la energía que se obtiene de fuentes naturales inagotables. Las fuentes de energía renovable pueden dividirse en dos categorías: energías renovables no contaminantes o limpias y energía renovables contaminantes.
Entre las primeras se encuentran: la energía solar, la energía eólica (generada por medio del viento), energía hidroeléctrica, energía mareomotriz (generada por medio del los mares y océanos), y energía geotérmica (que usa el vapor proveniente del interior de la tierra).
Las energías de fuentes renovables contaminantes tienen el mismo problema que la energía producida por combustibles fósiles: en la combustión emiten dióxido de carbono, gases de efecto de invernadero, y a menudo son aún más contaminantes puesto que la combustión no es tan limpia, emitiendo hollines y otras partículas sólidas. Sin embargo se encuadran dentro de las energías renovables porque el dióxido de carbono emitido ha sido previamente absorbido al transformarse en materia orgánica mediante fotosíntesis. Este tipo de energía se obtiene a partir de la materia orgánica o biomasa, y se pueden utilizar directamente como combustible (madera u otra materia vegetal sólida), o bien convertida en bioetanol o biogás o por medio del tratamiento de los residuos urbanos.
El avance de la tecnología y el nivel de nuestra sociedad actual, se han dado en gran medida, gracias a la utilización de la energía proveniente de los recursos fósiles que por millones de años se almacenaron en la tierra. Sin embargo, esto ha tenido un elevado costo ambiental y económico, el primero debido a las elevadas concentraciones de contaminantes (CO2, CH4, N2O, CFC, etc.), causantes del efecto invernadero y el cambio climático, y el segundo, por la reducción o extinción de las reservas de combustibles fósiles de la tierra.
Preocupados por esta situación, muchos países han iniciado políticas que tienden a la utilización de otras fuentes energéticas que además de las ventajas ambientales que presentan, puedan ser utilizadas con la confianza de que nunca se acabarán.
Las Energías Renovables pueden contribuir entonces a que el avance de la tecnología y el desarrollo de nuestras sociedades continúen en aumento sin el costo ambiental y económico que ha representado la utilización de combustibles fósiles.
El problema actual que tienen las Energías Renovables, es su escaso desarrollo, que implica una serie de desventajas entrelazadas unas con otras y entre las que se pueden mencionar: falta de conocimiento, elevado costo de generación, baja tecnología, etc. pero con el tiempo y el interés, pueden ir disminuyendo hasta convertir este tipo de energía en una opción viable.
Por:
Ing. Agr. Gerónimo Pérez
Investigador IARNA/URL
También conocida como la energía del viento. Es una de las energías más antiguas en ser utilizada por el hombre, ya que los primeros navegante, hacían uso de la fuerza del viento para propulsar sus naves.
La energía eólica utiliza la energía cinética del viento para convertirla en energía mecánica que hace funcionar un molino de viento (aerogenerador) en el que se encuentra un generador eléctrico que la convierte finalmente en energía eléctrica. Se le considera renovable, porque su insumo principal, el viento, es inagotable y lo más importante de todo, es gratuito.
En la actualidad, este tipo de energía ha tenido un elevado crecimiento tecnológico constituyéndose en una de las principales fuentes de generación de electricidad. Los países que se encuentran a la vanguardia tanto en tecnología como en producción de energía son Alemania, España y Estados Unidos; que para el año 2006 alcanzaron una capacidad instalada de 20.6, 11.7 y 11.6 GW. Latinoamérica también ha iniciado a incursionar en el tema de la energía eólica, sin embargo su capacidad instalada en conjunto llega a los 0.5 GW, siendo Brasil el país con la mayor capacidad instalada (0.25 GW).
Desde el punto de vista medioambiental la energía eólica es considerada como una energía limpia no contaminante que, en lugar de contaminar, es sustituta de otras fuentes que si lo podrían ser, por lo que se le puede denominar “de emisiones evitadas”. Por ejemplo, con la producción de 1 GWh a través de energía eólica, se evita la emisión a la atmósfera de 1,000 Toneladas Métricas (TM) de CO2, 8 TM de SO2 y 6 de NOx (óxidos de nitrógeno), lo cual es sumamente positivo para evitar problemas relacionados con el cambio climático, el efecto de invernadero o las lluvias ácidas.
Su principal desventaja es la inseguridad en la existencia de viento en determinadas épocas o la variabilidad del mismo que harían una producción de energía muy variable llegando incluso a la producción nula de la misma, aspecto altamente perjudicial para áreas que dependan en un buen porcentaje de este tipo de generación ya que se producirían apagones generalizados por bajada de tensión.
Por: Ing. Agr. Gerónimo Pérez
Investigador IARNA/URL
Este tipo de energía aprovecha la energía cinética debida a la velocidad que lleva el agua y la energía potencial que se produce con la diferencia de altura entre los dos puntos en los que ésta circula (del embalse o represa al cuarto de máquinas). Estas dos energías se conjuntan para accionar una turbina que se encuentra conectada a un generador eléctrico que produce electricidad.
Para el aprovechamiento del potencial energético que tienen los ríos, se construyen represas que almacenan el agua, que luego por medio de una tubería de conducción es llevada aguas abajo hasta el lugar en donde se encuentra la turbina. Dependiendo de la potencia instalada, las hidroeléctricas se pueden clasificar en: a) menor de 100 kW, Microcentrales Hidroeléctricas, b) entre 100 kW y 5 MW, Minicentrales Hidroeléctricas y c) Mayores de 5 MW, Centrales Hidroeléctricas.
Una de las grandes ventajas que tiene este tipo de energía es que el agua permite un almacenamiento y regulación en su uso, convirtiéndose en una gran ventaja por sobre otros tipos de energías renovables de carácter aleatorio como la eólica y la solar. Esta ventaja permite dosificar el uso de la energía o su explotación en momentos de elevada demanda energética.
La generación de energía eléctrica a través del agua es una de las más eficientes dentro de las energías renovables ya que se encuentra por sobre el 80%, la eficiencia de una central nuclear es del 33% y la de una central térmica es del 38.5%. Por otro lado, los ahorros en cuanto a la utilización de combustibles fósiles son evidentes, ya que por ejemplo, para generar 1GWh de energía (1,000,000 de kWh) por medio de una hidroeléctrica, evita la utilización de 223 toneladas de petróleo o 148,000 m³ de gas natural, favoreciendo a la reducción de emisión de gases contaminantes.
A nivel mundial, la energía hidroeléctrica aporta un 16.6% del total de energía eléctrica producida. A nivel Latinoamericano el aporte de este tipo de energía es del 10.5%. En Guatemala, según datos del Ministerio de Energía y Minas, en el 2,006 las hidroeléctricas produjeron un total de 3,270.16 GWh de energía, que representa el 41.3% el total de energía eléctrica producida. Con estos datos de producción de energía hidroeléctrica a nivel nacional, y de acuerdo a la relación expuesta en el párrafo anterior, para el año 2,006 Guatemala evitó la emisión a la atmósfera de 1.8 millones de Toneladas Métricas (TM) de CO2 al ahorrarse 730,000 toneladas de petróleo para la producción 3,270.16 GWh de energía.
Por: Ing. Agr. Gerónimo Pérez
Investigador IARNA/URLLa energía de la biomasa es una de las energías más antiguas que el hombre ha utilizado desde los inicios de su civilización hasta nuestros días; sin embargo, su uso empezó a disminuir con el inicio de la revolución industrial, en donde se le sustituyó progresivamente por los combustibles fósiles.
Se le considera biomasa a todas las sustancias orgánicas originadas de compuestos de carbono que se forman en la fotosíntesis, es decir, todos los elementos que forman parte de las plantas, y que proceden directamente de éstas, de alguna transformación realizada por las industrias, de los residuos urbanos (desechos orgánicos) o de la transformación que realizan los animales al alimentarse.
La biomasa se puede utilizar como medio de generación de energía principalmente por la combustión de la misma, en donde se genera principalmente calor (que ha sido su forma de utilización más común), o para la producción de vapor, con lo cual se hace funcionar una turbina para la generación de energía eléctrica. También se puede utilizar por medio de su descomposición, con lo cual se pueden producir gases combustibles (principalmente metano) para la combustión o para la generación eléctrica. Uno de los usos que está cobrando importancia en los últimos años, es la producción directa o indirecta de combustibles o carburantes que comúnmente se les ha denominado biocombustibles y biocarburantes.
De tal forma que la biomasa se puede clasificar, dependiendo de su origen o sus características, en los siguientes grupos:
Biomasa natural: que procede directamente de la naturaleza sin ningún tipo de intervención humana, conformada por los restos de hojas y ramas que se desprenden de los árboles.
Biomasa residual seca: son todos los residuos que se generan de actividades agrícolas, forestales y agroindustriales.
Biomasa residual húmeda: la cual está formada por aguas residuales urbanas, residuos ganaderos y residuos industriales biodegradables.
Cultivos energéticos: son especies cultivadas específicamente para la producción de algún tipo de combustible.
Residuos sólidos urbanos: que, aunque también están formados por compuestos de origen fósil (plásticos) o con origen en el reino mineral (vidrios, metales, etc.); tienen una gran cantidad de compuestos orgánicos.
Y por último, aunque no forma parte de la clasificación anterior pero son un grupo de gran importancia, se encuentran los Biocarburantes: estos tienen su origen en la transformación de la biomasa residual húmeda, seca o de cultivos energéticos; y su fin principal es la producción de algún tipo de carburante para maquinaria y vehículos.
Por la importancia que tienen los grupos descritos anteriormente, se desarrollará cada uno en las siguientes cápsulas informativas.
Por: Ing. Agr. Gerónimo Pérez
Investigador IARNA/URLComo se indicó en la cápsula interior, la biomasa natural procede directamente de la naturaleza sin ningún tipo de intervención humana, ésta se conforma por los restos de hojas y ramas que se desprenden de los árboles de los bosques. Los restos de las podas naturales de los árboles, los árboles derribados por el viento, así como también los conos o piñas (estróbilos femeninos) de las coníferas; constituyen ejemplos de este tipo de biomasa.
Por ser generada de forma natural, no implica ningún costo en su obtención, sin embargo su proceso de recolección y transporte, es lo que económicamente la inviabiliza en un proyecto de generación de energía.
La biomasa natural se ha constituido desde hace muchos años, como la fuente principal de combustible para la mayoría de países subdesarrollados y, en el caso de Guatemala, principalmente para las comunidades rurales, ya que por su facilidad de recolección y su libre acceso (gratis), es preferida a otras fuentes de energía.
Por lo tanto, la leña obtenida mediante recolección de los bosques naturales, es considerada un ejemplo claro de biomasa natural, la cual es a su vez la principal fuente energética utilizada por las comunidades del país.
Por: Ing. Agr. Gerónimo Pérez
Investigador IARNA/URLContraria a la biomasa natural, la biomasa residual seca requiere de la intervención directa del hombre para su producción. Se trata de todos los residuos que se obtienen de las diferentes actividades agrícolas y forestales y, que en muchos casos, se les ha considerado como desperdicio o basura, pero que tienen la característica especial de ser utilizados para la generación de energía, tanto térmica como eléctrica, por medio de su combustión.
La biomasa residual seca se puede dividir en 3 subgrupos: biomasa residual forestal, biomasa residual agrícola y residuos de industrias agroalimentarias o de transformación de la madera. Dentro del primer subgrupo, se encuentran los restos de las principales actividades silvícolas (podas, raleos), hasta los restos de ramas tras la corta final en los aprovechamientos forestales. En el caso de la biomasa residual agrícola, se pueden considerar los restos de los cultivos tales como el maíz, trigo, frijol y arroz, entre otros, después de obtener el producto principal -el grano-; así como también los desombres de café y cacao y las podas de frutales. En el último subgrupo se encuentran los restos de actividades agroalimentarias y forestales como lo son: la pulpa del beneficiado de café, el bagazo de la caña de azúcar, y la lepa y el aserrín en el caso de los aserraderos.Un aspecto importante a tomar en cuenta cuando se trabaja con biomasa residual seca, es que la misma debe encontrarse lo más cerca posible de su lugar de utilización, ya que aspectos como el transporte de la misma, pueden convertirse en gastos extras que la hagan poco viable.
Aunque se le llame biomasa residual seca, ésta contiene cerca del 40% de humedad, lo que conlleva a una baja eficiencia en el proceso de obtención de energía, ya que se debe utilizar una buena cantidad de energía para reducir esta humedad hasta un 10%, y a partir de allí poder obtener la energía neta que se va a producir.
Los tratamientos que conlleva el aprovechamiento de este tipo de biomasa empiezan con el secado de la misma, para su posterior astillado, triturado y tamiz; con lo cual se hace posible su ingreso a una caldera en donde se incinera y produce el calor suficiente para la producción de vapor de agua. Este vapor, hace funcionar una turbina que se encuentra conectada a un generador eléctrico con el cual se genera electricidad. En muchos casos, la energía que se produce es solamente calórica, que se utiliza para calefacción de viviendas o de agua domiciliar, para la cocción de alimentos, o para procesos industriales como la fundición de metales.
