Impacto y Tecnologías de la Biomasa en la Energía

1. Impacto Ambiental de la Biomasa

Ventajas: Menor impacto ecológico, fuente de productos biodegradables y permite el aprovechamiento de residuos agrícolas.

Inconvenientes: Para su tratamiento se generan partículas y residuos líquidos, lo que también tiene un impacto ambiental, aunque menor que el petróleo. Para limpiar las cenizas se utilizan ciclones, que obtienen cenizas por un lado y corriente limpia por otro.

2. Impacto Social y Económico

Ventajas: Fuente de energía local, apoya a la economía rural, crea empleos y fomenta la economía local, requiere menos emisiones y gastos de transporte. El uso de residuos los elimina de los vertederos. Es una fuente de energía socialmente aceptada.

Inconvenientes: Compite con la alimentación humana, se pierde biodiversidad y no podría producirse en zonas con acceso limitado al agua.

3. Punto de Vista Político

Subida del coste de la energía, seguridad energética, reduce el cambio climático y potencia el desarrollo rural.

4. Biorrefinerías

Planta de proceso donde la biomasa como materia prima es transformada en una gama de productos valiosos. Integra procesos de transformación de la biomasa y equipos para generar energía.

4.1. Tipos de Biorrefinerías

• 1ra Generación: Usan cosechas como materias primas, por lo que compiten con la alimentación. Tienen una capacidad fija y generan un único producto y subproductos de bajo valor sin flexibilidad. Procesos: fermentación y transesterificación (proceso químico mediante el cual un aceite se transforma en combustible).
• 2da Generación: Única materia prima que no compite con la alimentación (residuos agroindustriales). Se busca flexibilidad y la producción de otros subproductos, aunque esta depende de la demanda. Ejemplo: jarabe de maíz, edulcorantes.
• 3ra Generación: Mantienen las ventajas de la 2da generación. Se caracterizan por una alta integridad y flexibilidad, mayor rentabilidad económica. Busca la integración y la optimización de procesos y mejoras en la producción. Tiene multitud de entradas, procesos y productos.

5. Ciclos Termodinámicos

5.1. Ciclo Rankine

Ciclo de potencia que utiliza vapor de agua, generado por combustión, para llevarlo a una turbina donde genera electricidad. El vapor se condensa y se reutiliza.

5.2. Ciclo Brayton

Ciclo de potencia que utiliza otro gas en lugar de vapor de agua.

5.3. Ciclo Combinado

Generación de energía mediante dos ciclos termodinámicos en un mismo sistema, uno cuyo fluido es el vapor de agua y otro es un gas producto de una combustión.

6. Procesos de Conversión

6.1. Gasificación

Para generar calor, electricidad y combustibles.

6.2. Proceso Fischer-Tropsch

Proceso químico para la obtención de hidrocarburos líquidos a partir de syngas.

6.3. Tecnología GTL

Proceso que transforma hidrocarburos gaseosos en hidrocarburos de cadena larga, pasando de estado gas a líquido.

6.4. Celdas de Combustible

Dispositivo electroquímico que produce electricidad a partir de una fuente externa de combustible y oxígeno.

6.5. Reacción de Desplazamiento de Gas de Agua

Reacción mediante la que se obtiene hidrógeno a partir de monóxido de carbono y agua.

6.6. Pirólisis

Para obtener combustibles.

6.7. Fuel Upgrading

Proceso de mejora del bio-oil, un líquido producto de la pirólisis.

6.8. Digestión

Para obtener electricidad.

6.9. Motor de Gas (Ciclo de Otto)

Ciclo termodinámico que se aplica en motores de combustión interna.

7. Biogás

Utiliza cualquier forma de biomasa como materia prima, que puede tener un alto contenido en humedad y mediante digestión anaerobia se produce metano y dióxido de carbono. La digestión incluye: hidrólisis bacteriana, bacterias acidogénicas y arqueas metanogénicas.

8. Syngas

Es una mezcla de monóxido de carbono y hidrógeno producido mediante gasificación. Puede transformarse en biodiésel y convertirse en productos químicos.

9. Azúcares C5 y C6

Se obtienen por hidrólisis de hidrocarburos, ya sea almidón (C5) o hemicelulosa (C5 y C6). Los C6 pueden ser fermentados por microorganismos o transformados químicamente para dar una gran variedad de compuestos orgánicos. Los C5 se usan para transformación química, no para fermentación.

10. Aceites Vegetales

Utilizados para la obtención de biodiésel mediante transesterificación.

11. Aceites de Microalgas

Pueden sufrir transesterificación u otra conversión química. Tienen mayor productividad y presentan menos problemas que los cultivos vegetales. Las microalgas necesitan dióxido de carbono y nutrientes con nitrógeno y fósforo para crecer y no generar lignocelulosa. Alto valor de sus compuestos.

12. Disoluciones Orgánicas

Biorrefinerías verdes procesan biomasa fresca y húmeda. Una filtración inicial divide la biomasa en una disolución orgánica (zumo) y una torta lignocelulósica rica en fibra.

13. Lignina

Materia prima muy abundante, que constituye el 30% en peso y el 40% en contenido energético. Proceso Kraft: empleado para extraer la lignina de las fibras de madera y el líquido que se genera es un licor negro que se concentra por evaporación y se quema en una caldera, para generar energía y utilizarla en esa industria.

14. Líquidos Pirolíticos

Conversión: hasta un 70%. Fácil almacenamiento y transporte.