Asociación Colombiana de Hidrógeno y otras Energías Limpias - ACoHidrógeno
Biomasas
Este grupo incluye todas aquellas energías derivadas de la utilización o transformación de materias renovables que han estado o sido vivas en el muy corto plazo geológico (< a 4000 años), que son usados directamente o transformados mediante diferentes procesos de bio-digestión y/o química. El proceso inicial puede terminar en utilización para calentar, producción subproductos o de electricidad y producción de hidrógeno por algún procedimiento como electrólisis. De acuerdo con el porcentaje de agua en las sustancias de la biomasa se les suele clasificar también como: biomasa seca para madera, leña, residuos forestales, restos de las industrias madereras y del mueble, etc. y biomasa húmeda: residuos de la fabricación de aceites, lodos de depuradora, purines, etc., lo que es importante para los procesos de transformación que se les aplican para obtener su energía. A la biomasa seca usualmente se le aplican procesos termoquímicos que llevan a alto rendimiento energético como la combustión, la pirolisis o la gasificación, mientras que a la biomasa húmeda es más usual procesos bioquímicos, con menor rendimiento energético, procesos más largos donde a menudo es más importante la eliminación de contaminantes que la energía.
La biomasa, como recurso energético, puede clasificarse en biomasa natural, residual y los cultivos energéticos: Natural es la que se produce en la naturaleza sin intervención humana como caída de ramas y poda. Residual es el subproducto o residuo generado en las actividades agrícolas, silvícolas, lignocelulósicos forestales y herbáceos, ganaderas, residuos de la industria agroalimentaria incluida la aceitera y de transformación de la madera. Cultivos energéticos son los que están destinados a la producción de biocombustibles, bioetanol y biodiesel entre otros.
Destacan:
2.5.01-Directa utilización en hornos o calderas alimentadas por madera u orgánicos de cultivo, tal como se hace en la producción de panela (azúcar no refinada) en Colombia, algunas veces mezclando con combustibles fósiles. Pueden ser productos naturales, así como residuales de industrias, agroindustrias o usos humanos incluidos los residuos sólidos residenciales o industriales.
2.5.02-Producción de gases de aguas residuales o vertedero o relleno sanitario que es esencialmente metano. Nota: La misma masa de metano calienta la tierra de 21 a 23 veces lo que el CO2, lo que sugiere la necesidad de extraerlo y utilizarlo o quemarlo. Estos gases también se producen en las explotaciones pecuarias en especial avícolas, porcícolas y bobinas los que pueden ser aprovechados energética y financieramente y evitar daños ambientales mediante digestores bastante sencillos que además dejan residuos sólidos que pueden ser aprovechados como correctores de suelos o abonos.
2.5.03-Gas sintético biomasa.
2.5.04-Por pirolisis se puede producir gas sintético haciendo reducción de residuos sólidos. Ver más adelante “Combustibles Sintéticos”
2.5.05-Por enriquecimiento energético del dióxido de carbono o CO2 (obtenido de muchas fuentes contaminantes incluidas las biomasas), mediante H2, Este proceso evoluciono en el concepto Power to X. Ver más adelante “Combustibles Sintéticos”
2.5.06-Producción de gases no naturales mediante el gasógeno (quema parcial de madera incluida la de residuo urbano y residuos agrícolas inclusive industriales).
2.5.07-Producción de gases no naturales a partir de ofertas naturales vegetales y verdes inclusive residuos forestales y acuáticos como algas marinas y equivalentes de agua dulce como el buchón.
2.5.08-Producción de agrocombustibles nombre más adecuado que biocombustibles (ver el numeral siguiente), ya que dicho nombre sugiere la muy dudosa connotación ecológica. Estos son obtenidos a partir de mono cultivos dedicados de caña de azúcar, cereales, arroz, maíz, yuca, papa, remolacha, restos celulósicos, aceites de plantas (palma, soya, girasol, maíz) etc., con graves efectos ambientales si el objetivo no es la alimentación humana o animal, en pleno desarrollo. El uso de estos combustibles tiene consecuencias no completamente estudiados. Se informa y discute sobre sus efectos ambientales, sociales y energéticas así:
a) Disminución de la oferta alimenticia. Como ejemplo en U.S.A. para obtener 10 litros de etanol se requieren 35 litros de maíz.
b) Desequilibrio energético. El desequilibrio energético se ha ido resolviendo (ver etanol)
c) Consecuencias ambientales. Como ejemplo en palma aceitera en Indonesia y Malasia, así como soja en China y América y colza de Europa, normalmente con transgénicos y pesticidas, deforestación, quema y tala de árboles en zonas que eran bosque tropical y algunas zonas protegidas.
10.6.1- Metanol CH3OH (tóxico, no recomendado, aun usado en Rusia) el más simple de los alcoholes producido por destilación destructiva de la madera.
2.5.09- Etanol o alcohol etílico C2H5OH (el más conocido por estar en los licores y comercial con gran desarrollo mundial como combustible). El etanol se produce por fermentación de diferentes biomasas siendo muy difundidas las que parten de azúcares. Se obtiene entre 7% y 12% de concentración la que debe ser mejorada por destilación obteniéndose hasta 95%, se usan agentes deshidratantes para obtener etanol puro o absoluto. Etanol como combustible. La búsqueda de sustitutos para los combustibles fósiles líquidos llevó durante los últimos 30 años a un gran desarrollo en todos los procesos para su producción iniciando por los cultivos poniéndose a la cabeza Brasil con caña de azúcar y Estados unidos con maíz sin ser los únicos países o productos agrícolas. Además de la búsqueda de precios competitivos fue necesario ir resolviendo los problemas de disminución de la oferta alimentaria, desequilibrio energético y las consecuencias ambientales lo que se ha ido resolviendo parcialmente y en el caso de U.S.A. con fuertes incentivos económicos oficiales.
Aproximadamente 80% del etanol que se consume en el mundo es utilizado como combustible, o biocombustible, en el sector autotransporte, mientras que el 20% restante es destinado para la producción de bebidas alcohólicas, medicamentos y cosméticos, entre otros usos industriales. El consumo mundial de etanol se incrementó de 30.8 millones de litros en 2000 a 131.5 millones de litros en 2019. Asimismo, de 2000 a 2019, el consumo del biocombustible de etanol aumentó de 17.2 millones a 107.9 millones de litros, es decir, 527%, mientras que su utilización para otros fines (bebidas alcohólicas y medicamentos, entre otros) incrementó más lentamente, 74 por ciento: de 13.6 millones a 23.6 millones de litros.
Brasil y Estados Unidos son líderes mundiales en lo que se refiere al etanol.
En 2019 se produjeron 131.2 millones de litros, de los cuales Estados Unidos aportó 47%, es decir, 61.5 millones de litros. Brasil contribuyó con 26%, 33.8 millones, de la producción mundial. Del total mundial producido, 109.5 millones de litros fueron de biocombustible, de los cuales Estados Unidos contribuyó con 59.6 millones, es decir casi 55%. Brasil produjo 30.5 millones de litros del biocombustible de etanol es decir 28.14%.
Para reemplazar al petróleo el etanol debe estar en la forma más pura. Cuando se usa como mezcla debe retirarse toda el agua de lo contrario se separa al fondo del tanque causando molestias y apagado de los motores.
Desequilibrio energético. Aunque la información no está completamente sustentada ha mejorado mucho en Brasil donde se reporta para el etanol de caña una relación de energía usada a energía disponible que sobrepasa 8.3 No encontramos actualmente datos confiables de Estados Unidos
Wikipedia. CEDRSSA.
http://www.cedrssa.gob.mx/files/b/13/56Producci%C3%B3n%20y%20comercio%20de%20biocombustibles.pdf
https://www.oecd-ilibrary.org/sites/8d79647e-es/index.html?itemId=/content/component/8d79647e-es
http://www.global-greenhouse-warming.com/ethanol-biofuel.html
2.5.10 Biobutanol C4H9OH (menos corrosivo), no muy desarrollado comercialmente pero bastante prometedor por pruebas iniciales. Existen 4 formas de acuerdo a la conformación molecular. El butanol puede ser utilizado como combustible en un motor de combustión interna sin modificación. Aunque ha pasado mucho tiempo sin poder mejorar suficiente la eficiencia de conversión de las biomasas a butanol algunas empresas lo encuentran tan prometedor que le apuestan y entre ellas están: DuPont, BP, la suiza Butalco24 en Europa y Gourmet butanol, en Estados Unidos entre otras.
2.5.11- Biocombustibles de segunda generación o más bien de segundo uso. Los que son fabricados de biomasa que ya cumplió su propósito alimentario o procedente de grasas de animales. Es así como se usan aceites ya utilizados en las cocinas de nuestras casas, bares y restaurantes para fabricar un combustible de origen reciclado que se considera más sostenible al dar un segundo uso a lo que ya era residuo para desechar. Biodiesel encaja bien aquí.
2.5.12- Producción de Biodiésel.
El bio-diésel al que es mejor llamar agro-diesel ya que actualmente cuando no se está usando reciclados no se le considera respetuoso con el ambiente, dados los daños crecientes a las selvas primigenias en especial de los países subdesarrollados, es líquido y se obtiene de lípidos naturales como aceites vegetales o grasas animales, con o sin uso previo, mediante procesos industriales de esterificación y trans-esterificación y se usa en la preparación de sustitutos totales o parciales del petro-diésel. Se puede mezclar con gasóleo procedente de la refinación del petróleo en diferentes cantidades, ya que es menos eficiente energeticamante que estos como en un 9%, pero presenta algunas ventajas en la conservación de partes de los motores. Aunque descompone el caucho natural, por lo que no es utilizable en motores viejos. Ver wikipedia.