SITUACION ACTUAL DE LA BIOMASA
Dra. María Quintana
Objetivo: Conocer la situación mundial y nacional de la biomasa
2.SITUACIÓN ACTUAL
• La Agencia Internacional de la Energía en una de sus
publicaciones, se hacía eco del Fondo de las Naciones
Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO)
exponiendo que «algunos países pobres obtienen el
90% de su energía de la leña y otros biocombustibles»
• Esta fuente de energía supone un tercio del consumo
energético en África, Asia y Latinoamérica, siendo la
principal fuente de energía en los hogares de 2.000
millones de personas.
• El problema de este uso de biomasa, en ocasiones
de supervivencia, es su falta de desarrollo
tecnológico y de eficiencia energética, situándose
fuera de una planificación sostenible de su
aprovechamiento, lo que conlleva la deforestación
de grandes áreas con su consecuente grave
impacto ambiental asociado.
• Un mayor desarrollo de la tecnología y una
adecuada planificación del aprovechamiento de la
biomasa, supondría un impulso para el mercado
internacional de biomasa, mejoras ambientales y el
desarrollo rural de zonas degradadas.
CONTEXTO MUNDIAL:
Uso de biodigestores
• China tiene más de 7 millones de biodigestores
artesanales sin calefaccion
• India más de 120 mil pequeños biodigestores sin
calefaccion
• En europa Alemania es líder en biodigestores
industriales (2,500 mw instalados al 2004) en el Perú
existen 106 biodigestores (en 15 departamentos) con
predominio de modelos artesanales chinos la empresa
avícola “la calera” en chincha posee 2 biodigestores
industriales en actual funcionamiento.
2.2 CONTEXTO NACIONAL Y MUNDIAL
Si comparamos la producción de biomasa a nivel
mundial con otros tipos de energía, vemos que ésta
las supera de forma espectacular
www.energias-renovables.com
Mercado Tailandés
LATINOAMERICA
Argentina
CONTEXTO NACIONAL:
• Por su consumo ,en orden de importancia son:
Leña
Biocombustibles
Biodigestores
Residuos sólidos y forestales
La leña tiene un alto consumo, debido a que no tiene costo o en su
defecto es demasiado barata y adicionalmente, es de libre
disponibilidad.
En el Perú por su uso ancestral, la leña ocupa en tercer lugar de
consumo final total, después de la electricidad.
https://www.youtube.com/watch?v=H-eZScNZDY0
• En el Perú existen biodigestores (en 15 departamentos) con predominio de
modelos artesanales chinos.
• La empresa avícola “la calera” en chincha posee 2 biodigestores
industriales en actual funcionamiento
2.3 LEGISLACIÓN NACIONAL E INTERNACIONAL
SOBRE BIOMASA
Nacional:
Fuente. www.osinergmin.gob.pe
Tecnologías
y
aplicaciones
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FORMAS DE EXTRACCION DE LA ENERGIA A PARTIR DE BIOMASA
1.- COMBUSTION DIRECTA
BIOMASA
Secado Despedazado Peletizado
COMBUSTIBLE Calentamiento doméstico
Calentamiento industrial
Energía Eléctrica
55
FORMAS DE EXTRACCION DE LA ENERGIA A PARTIR DE BIOMASA
2.- GASIFICACION CONSISTE EN HACER REACCIONAR UN COMBUSTIBLE SÓLIDO CON VAPOR DE AGUA Y AIRE u OXIGENO A ALTA TEMPERATURA
Tratamiento inicial
Planta de vapor
Gasificador Separación de residuos
Lavado de gas
BIOMASA
AGUA
AIRE
Gas de bajo poder calorífico
PROCESO CON AIRE
Tratamiento inicial
Planta de vapor
Gasificador
Separación de residuos
Lavado de gas
BIOMASA
AGUA
AIRE
Gas con poder calorífico medio
PROCESO CON OXIGENO
Planta de oxígeno
Ajuste de relación C:H
Síntesis
Remoción de CO2
Separación
Gas de síntesis
Combustible gaseoso
Combustible líquido
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FORMAS DE EXTRACCION DE LA ENERGIA A PARTIR DE BIOMASA
3.- DIGESTION ANAEROBIA
DESCOMPOSICION DE MATERIA ORGANICA EN METANO Y BIOXIDO DE CARBONO EN AUSENCIA DE OXIGENO MEDIANTE LA ACCION DE BACTERIAS
DIGESTION ANAEROBIA DE BIOMASA
NATURAL
SINTETICA
•DESCOMPOSICION DE VEGETACION TERRESTRE •DESCOMPOSCION DE MAT. ORGANICA EN CUERPOS DE AGUA
DIGESTORES ANAEROBIOS •Residuos Agrícolas •Residuos Urbanos
RELLENOS SANITARIOS •Residuos Agrícolas •Residuos Urbanos
PRODUCTOS
BIOGAS CH4 50-75% CO2 25-50%
RESIDUO Composta
COMBUSTIBLE •Doméstico •Transporte •Generación eléctrica
COMPOSTA •Uso Agrícola •Alto contenido de nutrientes
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FORMAS DE EXTRACCION DE LA ENERGIA A PARTIR DE BIOMASA
ALTOS TIEMPOS DE RESIDENCIA EN LOS REACTORES (Equipos
muy grandes)
EJEMPLO DE DIAGRAMA DE FLUJO
DIGESTIOS ANAEROBIA DE RESIDUOS SOLIDOS ORGANICOS Y LODOS DE TRATADORA DE AGUA
3.- DIGESTION ANAEROBIA (cont.)
58
FORMAS DE EXTRACCION DE LA ENERGIA A PARTIR DE BIOMASA
4.- RELLENOS SANITARIOS
SITIOS EXPROFESAMENTE DISEÑADOS Y CONSTRUIDOS PARA CONFINAR RESIDUOS SÓLIDOS MUNICIPALES DE MANERA CONTROLADA
FASES
1.- PREPARACION DEL TERRENO
2.- LLENADO POR CAPAS
3.- RECUBRIMIENTO
DESCOMPOSICION ANAEROBIA DE MATERIA ORGANICA
PROCESO
BIOGAS 150-300 m3/ton basura
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FORMAS DE EXTRACCION DE LA ENERGIA A PARTIR DE BIOMASA
5.- FERMENTACION PROCESO MEDIANTE EL CUAL LOS AZUCARES SON CONVERTIDOS EN ALCOHOLES MEDIANTE REACCIONES BIOLOGICAS ANAEROBIAS
BIOMASA
Hidrólisis
AZUCARES
Fermentación Destilación
ETANOL •Uso directo •o diluente de gasolina
MATERIA PRIMA LITROS/ton Litros/ha*año
Caña de Azúcar 70 400 – 12000
Maíz 360 250 – 2000
Yuca (raíz) 180 500 – 4000
Papa (dulce) 120 1000 – 4500
Madera 160 160 - 4000
RENDIMIENTOS EN ETANOL
60
FUENTES DE BIOMASA
BIOMASA
RESIDUOS DE GANADERIA
•RESIDUOS DE COSECHAS •RESIDUOS DE MADERA •EXCEDENTES DE PRODUCCION
RESIDUOS AGRICOLAS
CULTIVOS ENERGETICOS
•MADERA •CAÑA DE AZUCAR •MAIZ, SORGO
RESIDUOS DE CULTIVOS TROPICALES
•BAGASO DE CAÑA •CASCARILLA DE ARROZ •CASCARA DE COCO
DESECHOS SOLIDOS
ORGANICOS
•RESIDUOS SOLIDOS MUNICIPALES •RESIDUOS COMERCIALES E INDUSTRIALES
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METODOS DE EXTRACCION DE ENERGIA EN FUNCION DE LA FUENTE DE BIOMASA
COMBUSTION DIRECTA
GASIFICACION
DIGESTION ANAEROBIA
RELLENOS SANITARIOS
FERMENTACION Y EXTRACCION
RESIDUOS AGRICOLAS
RESIDUOS DE GANADERIA
RESIDUOS DE CULTIVOS TROPICALES
DESECHOS SOLIDOS
ORGANICOS
CULTIVOS ENERGETICOS
•Energía térmica •Energía Eléctrica
•Energía térmica •Energía Eléctrica
Gas de Síntesis
•Energía térmica •Energía Eléctrica •Transporte
BIOGAS
•Energía térmica •Energía Eléctrica •Transporte
BIOGAS
•Transporte
ETANOL ACEITES
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POTENCIAL DE OBTENCION DE ENERGIA A PARTIR DE BIOMASA
vs CONSUMOS ACTUALES
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
POTENCIAL DE ALMACENAMIENTO DE ENERGIA POR BIOMASA TERRESTRE 3,000 GJ/año
Carbón
23%
Petróleo
32%
Nuclear
6%Hidro
6%
Biomasa
14%
Gas
19%
CONSUMO TOTAL DE TODAS LAS FORMAS DE ENERGIA 400 GJ/año
750 %
>
63
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
EFICIENCIA DE CONVERSION DE ENERGIA SOLAR EN BIOMASA
EN TERMINOS ENERGETICOS, NO TODA LA RADIACION INCIDENTE EN UNA PLANTA VERDE ES CONVERTIDA EN ENERGIA UTILIZABLE
Ejemplo: Una hectárea de tierra en una zona con Irradiancia de 1000 kWh/m2 año
1000 kWh equiv. 3.6 GJ y 1 ha equiv. 10,000 m2 36,000 GJ
Solo 1/3 se recibe durante el periodo de crecimiento 12,000 GJ
20% de ésta llega efectivamente a las hojas 2,400 GJ
16.7% de la cual se pierde por reflexión 2,000 GJ
50% de ésta fotosintéticamente activa 1,000 GJ
30% de ésta = energía almacenada 300 GJ
60% de ésta se convierte en follaje 180 GJ
SOLO 0.5% DE LA RADIACION TOTAL RECIBIDA SE CONVIERTE EN FOLLAJE
10 TONELADAS DE BIOMASA (BASE SECA) / hectárea año
64
DISPONIBILIDAD DE LA BIOMASA COMO RECURSO ENERGETICO
NO TODA LA BIOMASA QUE POTENCIALMENTE CRECE EN LA TIERRA (3,000 GJ/año) ES UTILIZABLE COMO ENERGIA
ALIMENTACION HUMANA
FORRAJE
MADERA Y FIBRAS
ENERGIA
FUENTE DE BIOMASA POTENCIAL ANUAL DE DISPONIBILIDAD (EJ)
Cultivos Energéticos 128
Residuos Animales 25
Resuduos de Forestales 14
Residuos de Caña de Azúcar 12
Bosques Existentes 10
Residuos Urbanos 3
TOTAL 205
UN ESTIMADO DEL POTENCIAL REAL UTILIZABLE PARA LA PRODUCCION DE ENERGIA PARA EL AÑO 2050 (Conferencia de las Naciones Unidas en Medio Ambiente y Desarrollo)
50% del consumo actual
65
BENEFICIOS E IMPACTO AMBIENTAL
COMBUSTION DIRECTA
CICLO CERRADO DE CO2
BENEFICIOS
DISMINUCION DE CO2 DE EFECTO INVERNADERO
DISMINUCION EN LA EMISION DE OXIDOS DE AZUFRE
DISMINUCION EN EL EFECTO DE LLUVIA ACIDA
APROVECHAMIENTO DE BIOGAS EN RELLENOS SANITARIOS
REDUCCION EN EL METANO QUE SE EMITE AL AMBIENTE
DISMINUCION DE CH4 DE EFECTO INVERNADERO 30 veces mayor que CO2
IMPACTOS POTENCIALES
EFECTO NOCIVO DEL USO DE FERTILIZANTES Y PESTICIDAS
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ASPECTOS ECONÓMICOS
FACTORES INSTITUCIONALES
•RÉGIMEN DE IMPUESTOS •GRATIFICACIÓN PARA INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO •CUANTIFICACIÓN EN TÉRMINOS ECONÓMICOS DEL USO DE COMBUSTIBLES “NEUTROS” EN EFECTO INVERNADERO •IMPUESTO AL USO DE COMBUSTIBLES FÓSILES
BIOGAS
ÉXITO ECONÓMICO SI: •EL GAS SE VENDE AL PRECIO COMPARABLE AL GAS NATURAL •SE DA UN CRÉDITO POR LA DISPOSICIÓN DE DESPERDICIOS •LAS PLANTAS DE BIOGAS SE OPERAN EN CICLOS COMBINADOS
CULTIVOS ENERGÉTICOS
ÉXITO ECONÓMICO SI: •PUEDEN PRODUCIRSE EN TIERRAS SIN USO AGRÍCOLA A UN COSTO COMPETITIVO CON COMBUSTIBLES FÓSILES
RESIDUOS FORESTALES
ÉXITO ECONÓMICO SI: •SE EMPLEAN EXCEDENTES QUE ACTUALMENTE SE DISPONGAN HACIA RELLENOS SANITARIOS
ETANOL
ÉXITO ECONÓMICO DEPENDE DE : •SI SE PRODUCE EX- PROFESO O ES UNA ADICIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AZÚCAR •SI SE PRODUCE COMO EXTENDEDOR DE GASOLINA O PURO •EL PRECIO DE LA GASOLINA EN EL MERCADO
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