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

54

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

56

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

57

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

59

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

61

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

62

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