La importancia de la Biomasa en Argentina

Argentina y un futuro prometedor para el desarrollo de la biomasa

Según la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura, la biomasa representa el 40% del suministro actual de la energía renovable a nivel mundial, lo que la ubica por delante de la solar, eólica e hídrica. Teniendo en cuenta que esta fuente alternativa se puede generar a partir de extractos de madera, cultivos, entre otros, Argentina  uno de los países con mayores recursos forestales del planeta, tiene la posibilidad de convertirse en un nuevo referente. 

¿Qué importancia tiene la biomasa en nuestro país?

En un marco energético con diversas problemáticas productivas, muchas agroindustrias presentan, además de la generación de residuos no aprovechados, problemas asociadas a los cambios en el mercado de consumo y elevados costes energéticos. Aprovechar estos residuos como parte de su ciclo productivo puede generar mejoras de rentabilidad, nuevos puestos de trabajo, diversificación de actividades que ayudan a la economía regional y a la mitigación de impactos ambientales, todo a partir del aprovechamiento de recursos renovables de disponibilidad local.

Probiomasa

Objetivos: El Proyecto para la Promoción de la Energía Derivada de la Biomasa (PROBIOMASA) tiene como objetivo incrementar la producción de energía térmica y eléctrica derivada de biomasa para asegurar a la sociedad un creciente suministro de energía renovable, limpia, confiable y competitiva, a la vez de abrir nuevas oportunidades para el desarrollo del sector agropecuario, forestal y agroindustrial del país.

En el marco del proyecto se lleva adelante la evaluación del potencial bionergético provincial, para ello se aplica la metodología WISDOM (siglas en inglés de Mapeo de Oferta y Demanda Integrada de Dendrocombustibles). Desarrollada por Organización de Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura, en cooperación con el Instituto de Ecología de la Universidad Nacional Autónoma de México, como método para visualizar espacialmente las áreas prioritarias para el desarrollo de combustibles leñosos. WISDOM está basado en la tecnología de los Sistemas de Información Geográfica (SIG), los cuales permiten integrar y analizar información estadística y espacial sobre la producción (oferta) y consumo (demanda) de combustibles biomásicos (leña, carbón vegetal, residuos de cosecha, residuos de la foresto-agroindustria, entre otros). Esta técnica es accesible y fácil de aplicar y permite presentar los resultados del análisis espacial de manera comprensible no sólo a especialistas, sino también a funcionarios y al público en general.

La aplicación de dicha metodología de análisis espacial para representar el balance de oferta y demanda de combustibles a nivel local implica cinco pasos principales:

1. Definición de la unidad mínima administrativa/espacial mínima de análisis.
2. Desarrollo del módulo de demanda.
3. Desarrollo del módulo de oferta.
4. Desarrollo del módulo de integración.
5. Selección de áreas prioritarias de atención bajo distintos escenarios.

Conclusiones: Los resultados obtenidos de la aplicación de la metodología a nivel nacional y provincial permitieron identificar el importante potencial de la biomasa como fuente renovable de energía en buena parte del territorio nacional. Una fracción de dicho potencial constituyen subproductos (considerados residuos) actualmente no aprovechados de cadenas productivas entre las que se destacan la forestal, azucarera, vitivinícola, frutícola y pecuaria (crías confinadas).

Su aprovechamiento energético supone asimismo una contribución a su adecuada gestión, y con ello la mitigación de impactos ambientales indeseables y la diversificación de la matriz energética a partir del aprovechamiento de recursos renovables de disponibilidad local.

Según datos del “Programa Probiomasa” del Gobierno nacional:

El norte de la provincia de Buenos Aires y la región del Litoral acaparan la mayor parte de los proyectos de generación de energía por biomasa presentados a lo largo y ancho del país. Según un relevamiento del “Programa Probiomasa”, las jurisdicciones provinciales que registran un mayor desarrollo en el rubro son Buenos Aires, Córdoba, Entre Ríos y Santa Fe.

En Santa Fe:

Un sistema bioenergético involucra todas las fases y operaciones que se requieren para producir, preparar, transportar, comercializar y convertir el biocombustible en energía. Por ello, debe ser entendido integralmente.

La oferta directa refiere a la biomasa situada en el campo. En Santa Fe, se consideraron bajo este concepto los bosques nativos, los pastizales de los Bajos Submeridionales y los residuos de plantaciones forestales.

La metodología de análisis espacial WISDOM se aplicó en la provincia con el objetivo de calcular el balance de biomasa disponible para obtener energía. De esta manera, y siguiendo el mismo procedimiento que el ejecutado en la elaboración del WISDOM Argentina y del WISDOM Salta.

Conclusiones:

A lo largo del presente informe se ha manifestado el carácter superavitario de Santa Fe en relación con el potencial de recursos biomásicos disponibles para ser utilizados con fines energéticos. En este sentido, la provincia cuenta con un gran volumen de biomasa, principalmente a partir del uso sustentable de los bosques nativos y de pastizales naturales, así como de diversas fuentes de biomasa seca y húmeda susceptibles de producir energía renovable. Este análisis resulta un insumo esencial para la toma de decisiones en políticas públicas y en la planificación y formulación de estrategias bioenergéticas. Además, constituye la línea de base para la promulgación de proyectos bioenergéticos de diversas escalas, con la posibilidad de producir diferentes vectores energéticos (biogás, electricidad, calor) de manera sustentable.

Considerando los recursos biomásicos existentes, la mayor disponibilidad de biomasa está dada por el uso sustentable de pastizales y de bosques nativos, con un total de 3  850  451 toneladas anuales. Este volumen se encuentra principalmente en el norte del territorio: aproximadamente el 84% de la oferta directa accesible se distribuye entre los departamentos de General Obligado, San Cristóbal, 9 de Julio y Vera. En relación con la oferta indirecta, el estudio abarcó tres sectores de la producción: residuos de poda urbana, fábricas de muebles y empresas productoras de semillas. Estos sectores representan una oferta que alcanza las 102 885 toneladas anuales.

Con respecto a la demanda, se tuvieron en cuenta el sector residencial; el sector industrial, representado por empresas instaladas principalmente en el departamento de General Obligado (frigoríficos, desmotadoras, curtiembres, entre otras), hornos de carbón y ladrilleras. Tanto carboneros como ladrilleros son demandantes exclusivamente de leña. Una particularidad de la mayoría de las industrias entrevistadas es que, al mismo tiempo que consumen biomasa, también consumen sus propios residuos o subproductos, generando o cogenerando energía. Además de leña, utilizan cascarilla de girasol y algodón, grasa de pollos y bagazo. De acuerdo con el balance de oferta y demanda de biomasa con fines energéticos, los departamentos que constituyen un área prioritaria de atención, ya que disponen de un gran potencial de recursos biomásicos, son 9 de Julio, Vera, San Cristóbal, General Obligado, Castellanos, Las Colonias y General López.

En forma paralela, en este estudio se avanzó en la evaluación del potencial de biogás derivado del aprovechamiento de las deyecciones de ganadería bovina (tambos y feedlots) y porcina. Dicho potencial incidiría sosteniblemente en las prácticas productivas de estos establecimientos, ya que se podría favorecer el desplazamiento de energía derivada de fuentes fósiles por una de fuentes renovables y, al mismo tiempo, a través de una gestión adecuada de los residuos, se podría evitar el pasivo ambiental y producir biofertilizantes.

Fragmento extraído del ANÁLISIS ESPACIAL DEL BALANCE ENERGÉTICO DERIVADO DE BIOMASA, METODOLOGÍA WISDOM, Provincia de Santa Fe.

Procesos de conversión de la Biomasa en energía

Desde el punto de vista del aprovechamiento energético, la biomasa se caracteriza por tener un bajo contenido de carbono, un elevado contenido de oxígeno y compuestos volátiles. Estos compuestos volátiles (formados por cadenas largas del tipo CnHm, y presencia de CO2, CO e H2) son los que concentran una gran parte del poder calorífico de la biomasa. El poder calorífico de la biomasa depende mucho del tipo de biomasa considerada y de su humedad. Así normalmente estos valores de poder calorífico de la biomasa se pueden dar en base seca o en base húmeda.

En general se puede considerar que el poder calorífico de la biomasa puede oscilar entre los 3000 – 3500 kcal/kg para los residuos ligno - celulósicos, los 2000 – 2500 kcal/kg para los residuos urbanos y finalmente los 10000 kcal/kg para los combustibles líquidos provenientes de cultivos energéticos. Estas características, juntamente con el bajo contenido de azufre de la biomasa, la convierten en un producto especialmente atractivo para ser aprovechado energéticamente.

Procesos termoquímicos:

Comprenden básicamente la COMBUSTIÓN, GASIFICACIÓN y PIRÓLISIS, encontrándose aún en etapa de desarrollo la LIQUEFACCIÓN DIRECTA.

Combustión:

Las tecnologías utilizadas para la combustión directa de la biomasa abarcan un amplio espectro que va desde el sencillo fogón a fuego abierto (aún utilizado en vastas zonas para la cocción de alimentos) hasta calderas de alto rendimiento utilizadas en la industria.

Gasificación:

Consiste en la quema de biomasa (fundamentalmente residuos foresto industriales) en presencia de oxígeno, en forma controlada, de manera de producir un gas combustible denominado “gas pobre” por su bajo contenido calórico en relación, por ejemplo, al gas natural (del orden de la cuarta parte). La gasificación se realiza en un recipiente cerrado, conocido por gasógeno, en el cual se introduce el combustible y una cantidad de aire menor a la que se requeriría para su combustión completa.

El gas pobre obtenido puede quemarse luego en un quemador para obtener energía térmica, en una caldera para producir vapor, o bien ser enfriado y acondicionado para su uso en un motor de combustión interna que produzca, a su vez, energía mecánica.

Pirólisis:

Proceso similar a la gasificación (a la cual en realidad incluye) por el cual se realiza una oxigenación parcial y controlada de la biomasa, para obtener como producto una combinación variable de combustibles sólidos (carbón vegetal), líquidos (efluentes piroleñosos) y gaseosos (gas pobre). Generalmente, el producto principal de la pirólisis es el carbón vegetal, considerándose a los líquidos y gases como subproductos del proceso.

La pirólisis con aprovechamiento pleno de subproductos tuvo su gran auge antes de la difusión masiva del petróleo, ya que constituía la única fuente de ciertas sustancias (ácido acético, metanol, etc.) que luego se produjeron por la vía petroquímica. Hoy en día, sólo la producción de carbón vegetal reviste importancia cuantitativa.

El carbón vegetal como combustible sólido presenta la ventaja frente a la biomasa que le dio origen, de tener un poder calórico mayor o, lo que es lo mismo, un peso menor para igual cantidad de energía, lo que permite un transporte más fácil. No obstante, debe hacerse notar que la carbonización representa una pérdida muy importante de la energía presente en la materia prima, ya que en el proceso consume gran cantidad de ella.

Procesos bioquímicos:

Los procesos bioquímicos se basan en la degradación de la biomasa por la acción de microorganismos, y pueden dividirse en dos grandes grupos: los que se producen en ausencia de aire (anaeróbicos) y los que se producen en presencia de aire (aeróbicos).

Procesos anaeróbicos:

La fermentación anaeróbica, para la que se utiliza generalmente residuos animales o vegetales de baja relación carbono / nitrógeno, se realiza en un recipiente cerrado llamado “digestor” y da origen a la producción de un gas combustible denominado biogás.

Adicionalmente, la biomasa degradada que queda como residuo del proceso de producción del biogás, constituye un excelente fertilizante para cultivos agrícolas.

Procesos aeróbicos:

La fermentación aeróbica de biomasa de alto contenido de azúcares o almidones, da origen a la formación de alcohol (etanol), que, además de los usos ampliamente conocidos en medicina y licorería, es un combustible líquido de características similares a los que se obtienen por medio de la refinación del petróleo.

Las materias primas más comunes utilizadas para la producción de alcohol son la caña de azúcar, mandioca, sorgo dulce y maíz.

El proceso incluye una etapa de trituración y molienda para obtener una pasta homogénea, una etapa de fermentación y una etapa de destilación y rectificación.

Otros recursos energéticos:

Hay oportunidades en que la biomasa resulta más útil al hombre para otros usos distintos del de producir energía a través de ella, como es el caso de los alimentos, fibras textiles, materiales de construcción, etc.

Sin embargo, la explotación de biomasa para distintas actividades económicas, deja una parte de ella sin aprovechar, la que se transforma en residuo de esa actividad. De acuerdo a las características particulares que poseen, los residuos pueden provenir de las siguientes actividades: forestales, forestoindustrales, agropecuarias, agroindustriales o urbanas.

Es importante destacar que en ocasiones puede darse la necesidad de cultivar y explotar la biomasa con fines exclusivamente energéticos. En este caso se habla de cultivos energéticos.

Introducción a la Biomasa

¿Qué es la Biomasa?

La biomasa es aquella materia orgánica de origen vegetal o animal, incluyendo los residuos y desechos orgánicos, susceptible de ser aprovechada energéticamente. Las plantas transforman la energía radiante del sol en energía química a través de la fotosíntesis, y parte de esta energía queda almacenada en forma de materia orgánica.

Biomasa

En términos energéticos, se puede utilizar directamente, como es el caso de la leña, o indirectamente en forma de los biocombustibles (nótese que el etanol puede obtenerse del vino por destilación): «biomasa» debe reservarse para denominar la materia prima empleada en la fabricación de biocombustibles.

La biomasa podría proporcionar energías sustitutivas a los combustibles fósiles, gracias a agrocombustibles líquidos (como el biodiésel o el bioetanol), gaseosos (gas metano) o sólidos (leña), pero todo depende de que no se emplee más biomasa que la producción neta del ecosistema explotado, de que no se incurra en otros consumos de combustibles en los procesos de transformación, y de que la utilidad energética sea la más oportuna frente a otros usos posibles (como abono y alimento).

Actualmente, la biomasa proporciona combustibles complementarios a los fósiles, ayudando al crecimiento del consumo mundial (y de sus correspondientes impactos ambientales), sobre todo en el sector transporte. Este hecho contribuye a la ya amplia apropiación humana del producto total de la fotosíntesis en el planeta, que supera actualmente más de la mitad del total, apropiación en la que competimos con el resto de las especies animales y vegetales.

Biomasa como energía

Clasificación de la biomasa:

Biomasa seca y húmeda: Se dice que es biomasa seca cuando tiene menos del 60% de humedad y húmeda cuanto posee más del 60% de humedad.   

La biomasa puede ser natural proveniente de la naturaleza sin intervención humana: la caída natural de ramas de los árboles (poda natural) en los bosques.

Residual de actividades agrícolas/ganaderas: Podas, Rastrojos, aserraderos, fábricas de papel, muebles, así como residuos de depuradoras y el reciclado de aceites.

También puede proceder de cultivos energéticos: son aquellos que están destinados a la producción de biocombustibles. Además de los cultivos existentes para la industria alimentaria (cereales y remolacha para producción de bioetanol y oleaginosas para producción de biodiésel), existen otros cultivos como los lignocelulósicos forestales y herbáceos y cosechas.

Tipos de Biomasa

Ventajas de la Biomasa:

Es una fuente de energía limpia y con pocos residuos que, además son biodegradables. También, se produce de forma continua como consecuencia de la actividad humana.

Así, la biomasa resulta ser una fuente de energía renovable más barata, segura y eficiente, con menos emisiones y que contribuye al mantenimiento de los bosques o al reciclaje de residuos agrícolas.

Desventajas de la Biomasa:

El mal uso de la biomasa puede promover la deforestación de los bosques y la destrucción de los hábitats naturales. Todavía existen dificultades para mantener el transporte y almacenamiento de la biomasa sólida. No existen demasiados lugares idóneos para su aprovechamiento ventajoso.

Biomasa en el Mundo:

La Agencia Internacional de la Energía (AIE) ha desarrollado diversos proyectos sobre biomasa a través de su división IEA Bioenergy. La agencia calcula que el 10% de la energía primaria mundial procede de los recursos asociados a esta fuente, incluidos los relacionados con biocombustibles líquidos y biogás.

Gran parte de ese porcentaje corresponde a los países pobres y en desarrollo, donde resulta ser la materia prima más utilizada para la producción de energía, justo en aquellos países donde se prevé un mayor aumento de la demanda energética. Según datos del Fondo de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO), “algunos países pobres obtienen el 90% de su energía de la leña y otros biocombustibles”.

En África, Asia y Latinoamérica representa la tercera parte del consumo energético y para 2.000 millones de personas es la principal fuente de energía en el ámbito doméstico. Pero, en muchas ocasiones, esta utilización masiva no se realiza mediante un uso racional y sostenible de los recursos, sino como una búsqueda desesperada de energía que provoca la deforestación de grandes áreas, dejando indefenso al suelo frente a la erosión.

Las diez mayores plantas de producción de energía eléctrica en el mundo:

1.  Ironbridge.  740 MW.  Reino Unido
2. AlholmensKraft.  265 MW.  Finlandia
3. Toppila.  210 MW.  Finlandia
4. Polaniec. 205 MW. Polonia
5. Kymijärvi II.  160 MW.  Finlandia.
6. Vaasa.  140 MW.  Finlandia
7. Wisapower.  140 MW. Finlandia
8. Florida Crystals.  140 MW. Estados Unidos
9. KaukaanVoima.  125 MW.  Finlandia
10. Seinäjoki.  125 MW.  Finlandia