Bioalcoholes (Bioetanol)
Posted On at by Gerónimo Estuardo Pérez Irungaray, M.ER.Es el nombre general que se le da al combustible generado a partir de procesos de fermentación de diversos tipos de material vegetal, el cual depende del contenido orgánico de cada uno de ellos. Dentro de los bioalcoholes se encuentra el bioetanol como uno de los más importantes, y el éter, que es un subproducto de éste. El bioetanol puede obtenerse de cultivos agrícolas con alto contenido de carbohidratos como la remolacha y la caña de azúcar, o de cultivos con alto contenido de almidón, como lo son los cereales (trigo y maíz principalmente) y la papa.
Este combustible se utiliza en combinación con la gasolina, en proporciones del 15, 25, 50 o hasta 85%, denominándoseles E15, E25, E50 o E85 respectivamente, por ejemplo un E85, es la combinación que tiene una proporción de 85% de bioetanol y 15% de gasolina. Para poder usar la mezcla del bioetanol con la gasolina, es necesario que los motores de los vehículos sean modificados, a estos vehículos se les denomina FFV (Flexible Fuel Vehicles) que traducido sería vehículos adaptables al combustible. Cuando la combinación de bioetanol con la gasolina es menor al 15%, no es necesario que el motor del vehículo sea modificado.
La utilización de este combustible no reduce significativamente la emisión de CO2 y otros gases causantes del efecto invernadero, como si lo hace el biodiesel, sin embargo muchos autores coinciden en que si se toma en cuenta que el CO2 liberado del bioetanol, había sido ya fijado en el proceso productivo de la planta, las emisiones podrían considerarse nulas (claro, solo estarían las producidas por el porcentaje de gasolina presente en la mezcla).
La producción de bioetanol a partir de caña de azúcar es mucho más eficiente que a partir de maíz* ya que por ejemplo de una hectárea de caña de azúcar se obtienen 7,500 litros de este combustible, mientras que de una hectárea de maíz sólo se obtienen 3,000 litros.
Un tema que ha generado mucha discusión en los últimos días, es el efecto negativo que podría ocasionar la generación de este tipo de combustible a partir de maíz, al competir o posiblemente sustituir su actual y principal uso como alimento, o por el encarecimiento que este producto alimenticio pueda tener al haber una mayor demanda para usarlo como combustible. Guatemala depende de la importación de maíz para satisfacer su demanda alimenticia debido a que la producción nacional no es suficiente, sin embargo los elevados precios internacionales como consecuencia de la demanda de este grano para la producción de bioetanol, ha hecho que los precios se eleven. (fotografía: Ian Britton, FreFoto.com, Cultivo de maiz en España).
Una solución a este problema, puede ser que el gobierno implante políticas que tiendan a mejorar la productividad nacional con técnicas de cultivo o variedades mejoradas de maíz, sistemas de riego y créditos agrícolas que den como resultado, la posibilidad de cubrir la demanda alimenticia nacional y no depender de la importación cara de este grano, y en cuanto a la producción de bioetanol, aprovechar el avance tecnológico y económico que ha alcanzado el cultivo de la caña de azúcar y su alto rendimiento en la producción de este tipo de combustible.
Este combustible se utiliza en combinación con la gasolina, en proporciones del 15, 25, 50 o hasta 85%, denominándoseles E15, E25, E50 o E85 respectivamente, por ejemplo un E85, es la combinación que tiene una proporción de 85% de bioetanol y 15% de gasolina. Para poder usar la mezcla del bioetanol con la gasolina, es necesario que los motores de los vehículos sean modificados, a estos vehículos se les denomina FFV (Flexible Fuel Vehicles) que traducido sería vehículos adaptables al combustible. Cuando la combinación de bioetanol con la gasolina es menor al 15%, no es necesario que el motor del vehículo sea modificado.
La utilización de este combustible no reduce significativamente la emisión de CO2 y otros gases causantes del efecto invernadero, como si lo hace el biodiesel, sin embargo muchos autores coinciden en que si se toma en cuenta que el CO2 liberado del bioetanol, había sido ya fijado en el proceso productivo de la planta, las emisiones podrían considerarse nulas (claro, solo estarían las producidas por el porcentaje de gasolina presente en la mezcla).
La producción de bioetanol a partir de caña de azúcar es mucho más eficiente que a partir de maíz* ya que por ejemplo de una hectárea de caña de azúcar se obtienen 7,500 litros de este combustible, mientras que de una hectárea de maíz sólo se obtienen 3,000 litros.
Un tema que ha generado mucha discusión en los últimos días, es el efecto negativo que podría ocasionar la generación de este tipo de combustible a partir de maíz, al competir o posiblemente sustituir su actual y principal uso como alimento, o por el encarecimiento que este producto alimenticio pueda tener al haber una mayor demanda para usarlo como combustible. Guatemala depende de la importación de maíz para satisfacer su demanda alimenticia debido a que la producción nacional no es suficiente, sin embargo los elevados precios internacionales como consecuencia de la demanda de este grano para la producción de bioetanol, ha hecho que los precios se eleven. (fotografía: Ian Britton, FreFoto.com, Cultivo de maiz en España).Una solución a este problema, puede ser que el gobierno implante políticas que tiendan a mejorar la productividad nacional con técnicas de cultivo o variedades mejoradas de maíz, sistemas de riego y créditos agrícolas que den como resultado, la posibilidad de cubrir la demanda alimenticia nacional y no depender de la importación cara de este grano, y en cuanto a la producción de bioetanol, aprovechar el avance tecnológico y económico que ha alcanzado el cultivo de la caña de azúcar y su alto rendimiento en la producción de este tipo de combustible.
*La caña de azúcar y el maíz son los principales cultivos que han desarrollado la mayor producción de etanol en Brasil y Estados Unidos respectivamente.
Bioaceites (Biodiesel)
Posted On at by Gerónimo Estuardo Pérez Irungaray, M.ER.Se conoce como bioaceite al aceite vegetal que se extrae de plantas oleaginosas (Girasol, soja, palma africana, manía, mostaza o colza, entre otras plantas); a este tipo de aceite se le ha considerado como un combustible para motores desde que el inventor del motor diesel (Rudolf Diesel) lo mencionara como adecuado para su motor en una patente del año 1,912. Sin embargo su utilización en forma pura no es muy conveniente debido a problemas que causa a largo plazo en el ensuciamiento de los inyectores. Existen algunos vehículos que en la actualidad usan aceite vegetal puro pero que han tenido que realizar algunas modificaciones en su motor para que su utilización no sea perjudicial al mismo.
Mediante un proceso químico conocido como esterificación*, es posible hacer que las propiedades físico-químicas de un aceite vegetal se aproximen a las del diesel para poder sustituirlo como combustible sin tener que hacer ninguna modificación al motor.
El proceso por lo tanto para la elaboración del biodiesel consiste en hacer reaccionar al aceite vegetal con un alcohol (metanol) en presencia de un catalizador; como catalizador comúnmente se usa el hidróxido de sodio (NaOH) o el hidróxido de potasio (KOH). Como subproducto de esta reacción, además del biodiesel, se obtiene la glicerina, que una vez refinada se puede utilizar en la industria química, cosmética, farmacéutica o para la elaboración de explosivos.
En Europa, el aceite más utilizado es el que se extrae de la colza o mostaza (brassica napus) mientras que en Estados Unidos se utiliza el aceite que se obtiene de la soja (Glycine max). En Guatemala, en los últimos años se ha desarrollado el cultivo de la palma africana (Elaeis guineensis) inicialmente para la elaboración de aceite para la industria alimenticia, sin embargo se le ha visto como un cultivo potencial para la elaboración de biodiesel. Para el año 2,008 ya existían 65,000 ha de ese cultivo y con potencialidades de incrementarse aun más en los próximos años. (fotografía: Ian Britton, FreFoto.com, Cultivo de mostaza (colza) en Inglaterra).
*Se denomina esterificación al proceso por el cual se sintetiza un éster. Un éster es un compuesto derivado formalmente de la reacción química entre un ácido (usualmente ácido sulfúrico) y un alcohol, para este caso, el ester producido es un éster metílico, comúnmente conocido como biodiesel.
Cultivos Energéticos
Posted On at by Gerónimo Estuardo Pérez Irungaray, M.ER.Dentro de los cultivos energéticos se encuentran todas las especies herbáceas o leñosas que se cultivan con el propósito de generar biomasa que se va a utilizar como combustible, sea este para movimiento de máquinas (vehículos y maquinaria), o para producir calor y/o electricidad. La leña es una caso de especial interés, que puede producirse a partir de un cultivo energético, porque la finalidad última de éste, es la producción de este tipo de combustible. Cuando la leña procede de una actividad silvícola de poda, raleo o corta final, a esa plantación que la origina no se le puede denominar cultivo energético, ya que el fin de la misma es la producción final de madera, y la leña es nada más un subproducto de esa actividad.
Contrario lo que se persigue con los cultivos orientados a la producción alimentaria o forestal, con los cultivos energéticos solamente se busca obtener la mayor cantidad de energía por unidad de superficie, al menor costo posible y tomando en cuenta minimizar los impactos ambientales. Para ello debe cumplir los siguientes requisitos: alta eficiencia fotosintética, alta resistencia a plagas y enfermedades, capacidad de rebrote, elevada energía por unidad de masa (alto poder calorífico), requerimientos edáficos y climáticos similares, respeto a la flora y fauna autóctona, balance energético positivo y bajo costo de producción. (fotografía: Ian Britton, FreFoto.com)
Los cultivos energéticos se clasifican en función del uso final que se la dará a la biomasa generada. De esta forma se tienen dos grupos: a) cultivos energéticos dedicados a la producción de biocarburantes (combustible líquido para motores de combustión interna). b) cultivos energéticos dedicados a la generación de biomasa seca para generación de energía térmica y eléctrica. También existen otras clasificaciones según otros criterios: ciclo de cultivo (anual, semiperenne), tipo (herbácea, leñosa), etc.
Los cultivos energéticos dedicados a la producción de biocarburantes se pueden sub dividir en dos grupos, en el primero están las especies con un alto contenido en aceites (especies oleaginosas) que son utilizadas para la obtención de bioaceites (biodiesel); entre estos cultivos se pueden mencionar: la manía (Arachis hipogaea), el coco (Cocos nucifera), el girasol (Helianthus annus L.), la mostaza amarilla (Sinapis alba) y la soja (Glycine max); entre otros. En el segundo subgrupo se encuentran las especies que tienen un importante porcentaje de azucares y por lo tanto se dedican a la elaboración de bioetanol y sus derivados; entre estos cultivos se pueden mencionar: la caña de azúcar (Saccharum officinarum), el maíz (Zea mays), la papa (Solanum tuberosum), la remolacha (Beta rubra) y el trigo (Triticum aestivum L.); entre otros.
En Guatemala, ha habido bastante interés por el desarrollo de cultivos energéticos, principalmente con el objeto de producir combustible para alimentar calderas que generen vapor de agua para la generación de energía eléctrica. Para esto se han desarrollado plantaciones de eucalipto (Eucaliptus spp.) debido a su elevado poder calorífico, a su rápido crecimiento, a su alta resistencia a plagas y enfermedades y a su capacidad de rebrote, entre otras características.
En los siguientes dos blogs se hablará sobre los bioaceites y los bioalcoholes respectivamente.
Contrario lo que se persigue con los cultivos orientados a la producción alimentaria o forestal, con los cultivos energéticos solamente se busca obtener la mayor cantidad de energía por unidad de superficie, al menor costo posible y tomando en cuenta minimizar los impactos ambientales. Para ello debe cumplir los siguientes requisitos: alta eficiencia fotosintética, alta resistencia a plagas y enfermedades, capacidad de rebrote, elevada energía por unidad de masa (alto poder calorífico), requerimientos edáficos y climáticos similares, respeto a la flora y fauna autóctona, balance energético positivo y bajo costo de producción. (fotografía: Ian Britton, FreFoto.com)Los cultivos energéticos se clasifican en función del uso final que se la dará a la biomasa generada. De esta forma se tienen dos grupos: a) cultivos energéticos dedicados a la producción de biocarburantes (combustible líquido para motores de combustión interna). b) cultivos energéticos dedicados a la generación de biomasa seca para generación de energía térmica y eléctrica. También existen otras clasificaciones según otros criterios: ciclo de cultivo (anual, semiperenne), tipo (herbácea, leñosa), etc.
Los cultivos energéticos dedicados a la producción de biocarburantes se pueden sub dividir en dos grupos, en el primero están las especies con un alto contenido en aceites (especies oleaginosas) que son utilizadas para la obtención de bioaceites (biodiesel); entre estos cultivos se pueden mencionar: la manía (Arachis hipogaea), el coco (Cocos nucifera), el girasol (Helianthus annus L.), la mostaza amarilla (Sinapis alba) y la soja (Glycine max); entre otros. En el segundo subgrupo se encuentran las especies que tienen un importante porcentaje de azucares y por lo tanto se dedican a la elaboración de bioetanol y sus derivados; entre estos cultivos se pueden mencionar: la caña de azúcar (Saccharum officinarum), el maíz (Zea mays), la papa (Solanum tuberosum), la remolacha (Beta rubra) y el trigo (Triticum aestivum L.); entre otros.
En Guatemala, ha habido bastante interés por el desarrollo de cultivos energéticos, principalmente con el objeto de producir combustible para alimentar calderas que generen vapor de agua para la generación de energía eléctrica. Para esto se han desarrollado plantaciones de eucalipto (Eucaliptus spp.) debido a su elevado poder calorífico, a su rápido crecimiento, a su alta resistencia a plagas y enfermedades y a su capacidad de rebrote, entre otras características.
En los siguientes dos blogs se hablará sobre los bioaceites y los bioalcoholes respectivamente.
Biomasa Residual Húmeda
Posted On at by Gerónimo Estuardo Pérez Irungaray, M.ER.Se le denomina biomasa residual húmeda a todos aquellos flujos residuales de origen orgánico resultantes de la actividad humana o animal, los cuales se pueden dar en las ciudades (agua residual urbana), industrias (residuos industriales biodegradables) e instalaciones agropecuarias (residuos ganaderos). También se puede citar a los desechos sólidos urbanos (basura orgánica) que por su alto contenido de humedad son tratados mediante procesos biológicos. (Si a los desechos sólidos urbanos, se les da un tratamiento previo de secado, pasan a formar parte del grupo de la biomasa residual seca).
La biomasa residual húmeda, por su alto contenido de materia orgánica puede llegar a considerarse contaminante; ya que en su proceso de descomposición generan metano (CH4) y Dióxido de Carbono (CO2). La contaminación que este tipo de biomasa produce no es debida solamente a la generación de esos compuestos indicados anteriormente, sino que al momento de ser vertida a los ríos o lagos, los microorganismos que la descomponen, utilizan el oxígeno disuelto en los mismos afectando al resto del ecosistema acuático; además, por las altas concentraciones de Nitrógeno producto de la formación de metano, se puede dar un crecimiento elevado de algas, el cual contribuye también al consumo del oxígeno disuelto, causando la muerte de otros seres vivos. (fotografía: Gerónimo E. Pérez I., Botadero clandestino de basura, Guatemala).
El proceso de degradación de la materia orgánica presente en la biomasa puede darse en presencia de oxígeno (degradación aerobia) o en total ausencia del mismo (degradación anaerobia). En este último caso, se da una gran cantidad de reacciones complejas, llevadas a cabo por diferentes especies de bacterias que producen al final dos productos principales: más microorganismos y gas, denominándosele a este último Biogás.
El biogás generado a partir de procesos de degradación de la materia orgánica de la biomasa residual húmeda se puede utilizar directamente como combustible en las industrias, o como combustible principal para la generación de energía eléctrica, al hacer funcionar las turbinas que se encuentran acopladas a generadores eléctricos.
Un caso práctico de la utilidad de este tipo de biomasa, es el proyecto de recuperación del vertedero de Valdemingómez en Madrid, España, en el cual, en una superficie de 110 hectáreas se formó una colina de 30 m de altura, acumulando 21.3 millones de toneladas de basura durante un período de 22 años. El proyecto consiste en la utilización del biogás generado en el vertedero, con lo cual se prevé la generación de 1,145 GWh (Giga watios hora) a lo largo de 16 años, con lo cual se puede cubrir el consumo del alumbrado público de toda la capital española.
En Guatemala se cuenta con el Relleno Sanitario de la zona 3, así como gran cantidad de grandes vertederos municipales o clandestinos en el interior de la república, de los que se puede aprovechar todo ese gas que se produce y que de otra forma, se va directamente a la atmósfera, contaminando el ambiente y generando enfermedades respiratorias.
La biomasa residual húmeda, por su alto contenido de materia orgánica puede llegar a considerarse contaminante; ya que en su proceso de descomposición generan metano (CH4) y Dióxido de Carbono (CO2). La contaminación que este tipo de biomasa produce no es debida solamente a la generación de esos compuestos indicados anteriormente, sino que al momento de ser vertida a los ríos o lagos, los microorganismos que la descomponen, utilizan el oxígeno disuelto en los mismos afectando al resto del ecosistema acuático; además, por las altas concentraciones de Nitrógeno producto de la formación de metano, se puede dar un crecimiento elevado de algas, el cual contribuye también al consumo del oxígeno disuelto, causando la muerte de otros seres vivos. (fotografía: Gerónimo E. Pérez I., Botadero clandestino de basura, Guatemala).El proceso de degradación de la materia orgánica presente en la biomasa puede darse en presencia de oxígeno (degradación aerobia) o en total ausencia del mismo (degradación anaerobia). En este último caso, se da una gran cantidad de reacciones complejas, llevadas a cabo por diferentes especies de bacterias que producen al final dos productos principales: más microorganismos y gas, denominándosele a este último Biogás.
El biogás generado a partir de procesos de degradación de la materia orgánica de la biomasa residual húmeda se puede utilizar directamente como combustible en las industrias, o como combustible principal para la generación de energía eléctrica, al hacer funcionar las turbinas que se encuentran acopladas a generadores eléctricos.
Un caso práctico de la utilidad de este tipo de biomasa, es el proyecto de recuperación del vertedero de Valdemingómez en Madrid, España, en el cual, en una superficie de 110 hectáreas se formó una colina de 30 m de altura, acumulando 21.3 millones de toneladas de basura durante un período de 22 años. El proyecto consiste en la utilización del biogás generado en el vertedero, con lo cual se prevé la generación de 1,145 GWh (Giga watios hora) a lo largo de 16 años, con lo cual se puede cubrir el consumo del alumbrado público de toda la capital española.
En Guatemala se cuenta con el Relleno Sanitario de la zona 3, así como gran cantidad de grandes vertederos municipales o clandestinos en el interior de la república, de los que se puede aprovechar todo ese gas que se produce y que de otra forma, se va directamente a la atmósfera, contaminando el ambiente y generando enfermedades respiratorias.
Biomasa Residual Seca
Posted On at by Gerónimo Estuardo Pérez Irungaray, M.ER.Contraria a la biomasa natural, en este caso si hay intervención directa del hombre en su producción. Se trata de todos los residuos que se obtienen de las diferentes actividades agrícolas y forestales y que en muchos casos se les ha considerado como desperdicio o basura, pero que tienen la característica especial, de que es utilizada para la generación de energía, tanto térmica como eléctrica, por medio de su combustión.
La biomasa residual seca se puede dividir en 3 subgrupos: biomasa residual forestal, biomasa residual agrícola y residuos de industrias agroalimentarias o de transformación de la madera. Dentro del primer subgrupo, se encuentran los restos de las principales actividades silvícolas (podas, raleos), hasta los restos de ramas tras la corta final en los aprovechamientos forestales. En el caso de la biomasa residual agrícola, se pueden considerar los restos de los cultivos tales como el maíz, trigo, fijol, y arroz, entre otros, después de obtener el producto principal como lo es el grano; así como también los desombres de café y cacao, y las podas de frutales. En el último subgrupo se encuentran los restos de actividades agroalimentarias y forestales como lo son, la pulpa del beneficiado de café, el bagazo de la caña de azúcar, y la lepa y el aserrín en el caso de los aserraderos. (fotografía: Ian Britton, FreFoto.com)
Un aspecto a tomar muy en cuenta a la hora de trabajar con biomasa residual seca, es que la misma se encuentre lo más cerca posible de su lugar de utilización, ya que aspectos como el transporte de la misma, pueden convertirse en gastos extras que la hagan poco viable.
Aunque se le llame biomasa residual seca, ésta contiene cerca del 40% de humedad, lo que conlleva a una baja eficiencia en el proceso de obtención de energía, ya que se debe utilizar una buena cantidad de energía para reducir esta humedad hasta un 10% y a partir de allí, poder obtener la energía neta que se va a producir.
Los tratamientos que conlleva el aprovechamiento de este tipo de biomasa, empiezan con el secado de la misma, para su posterior astillado, triturado y tamiz, con lo cual se hace ingresar a una caldera en donde se incinera y produce el calor suficiente para la producción de vapor de agua. Este vapor, hace funcionar una turbina que se encuentra conectada a un generador eléctrico con el cual se genera electricidad. En muchos casos, la energía que se produce es solamente calórica, que se utiliza para calefacción de viviendas, para calefacción de agua domiciliar, para la cocción de alimentos, o para procesos industriales como la fundición de metales.
La biomasa residual seca se puede dividir en 3 subgrupos: biomasa residual forestal, biomasa residual agrícola y residuos de industrias agroalimentarias o de transformación de la madera. Dentro del primer subgrupo, se encuentran los restos de las principales actividades silvícolas (podas, raleos), hasta los restos de ramas tras la corta final en los aprovechamientos forestales. En el caso de la biomasa residual agrícola, se pueden considerar los restos de los cultivos tales como el maíz, trigo, fijol, y arroz, entre otros, después de obtener el producto principal como lo es el grano; así como también los desombres de café y cacao, y las podas de frutales. En el último subgrupo se encuentran los restos de actividades agroalimentarias y forestales como lo son, la pulpa del beneficiado de café, el bagazo de la caña de azúcar, y la lepa y el aserrín en el caso de los aserraderos. (fotografía: Ian Britton, FreFoto.com)Un aspecto a tomar muy en cuenta a la hora de trabajar con biomasa residual seca, es que la misma se encuentre lo más cerca posible de su lugar de utilización, ya que aspectos como el transporte de la misma, pueden convertirse en gastos extras que la hagan poco viable.
Aunque se le llame biomasa residual seca, ésta contiene cerca del 40% de humedad, lo que conlleva a una baja eficiencia en el proceso de obtención de energía, ya que se debe utilizar una buena cantidad de energía para reducir esta humedad hasta un 10% y a partir de allí, poder obtener la energía neta que se va a producir.
Los tratamientos que conlleva el aprovechamiento de este tipo de biomasa, empiezan con el secado de la misma, para su posterior astillado, triturado y tamiz, con lo cual se hace ingresar a una caldera en donde se incinera y produce el calor suficiente para la producción de vapor de agua. Este vapor, hace funcionar una turbina que se encuentra conectada a un generador eléctrico con el cual se genera electricidad. En muchos casos, la energía que se produce es solamente calórica, que se utiliza para calefacción de viviendas, para calefacción de agua domiciliar, para la cocción de alimentos, o para procesos industriales como la fundición de metales.
Biomasa Natural
Posted On at by Gerónimo Estuardo Pérez Irungaray, M.ER.Como se indicó en el blog anterior, la biomasa natural procede directamente de la naturaleza sin ningún tipo de intervención humana, ésta se conforma por los restos de hojas y ramas que se desprenden de los árboles de los bosques. Los restos de las podas naturales de los árboles, los árboles derribados por el viento, así como también los conos o piñas (estróbilos femeninos) de las coníferas; constituyen ejemplos de este tipo de biomasa.
Por ser generada de forma natural, no implica ningún costo en su obtención, sin embargo, su proceso de recolección y transporte, es lo que económicamente la inviabiliza en un proyecto de generación de energía.
La biomasa natural se ha constituido desde hace muchos años, como la fuente principal de combustible para la mayoría de países subdesarrollados y en el caso de Guatemala, principalmente para las comunidades rurales, ya que por su facilidad de recolección y su libre acceso (gratis), es preferida a otras fuentes de energía. (fotografía: Gerónimo E. Pérez I., Todos Santos Cuchumatán, Huehuetenango). Por lo tanto, la leña obtenida mediante recolección de los bosques naturales, es un ejemplo claro de biomasa natural.
Por ser generada de forma natural, no implica ningún costo en su obtención, sin embargo, su proceso de recolección y transporte, es lo que económicamente la inviabiliza en un proyecto de generación de energía.
La biomasa natural se ha constituido desde hace muchos años, como la fuente principal de combustible para la mayoría de países subdesarrollados y en el caso de Guatemala, principalmente para las comunidades rurales, ya que por su facilidad de recolección y su libre acceso (gratis), es preferida a otras fuentes de energía. (fotografía: Gerónimo E. Pérez I., Todos Santos Cuchumatán, Huehuetenango). Por lo tanto, la leña obtenida mediante recolección de los bosques naturales, es un ejemplo claro de biomasa natural. Energía de la Biomasa
Posted On at by Gerónimo Estuardo Pérez Irungaray, M.ER.La energía de la biomasa es una de las energías más antiguas que el hombre ha utilizado desde los inicios de su civilización hasta nuestros días, sin embargo, su uso empezó a disminuir con el inicio de la revolución industrial, en donde se le sustituyó progresivamente por los combustibles fósiles.
Se le considera biomasa a todas las sustancias orgánicas originadas de compuestos de carbono que se forman en la fotosíntesis, es decir, todos los elementos que forman parte de las plantas, y que procede directamente de éstas, o de alguna transformación realizada por las industrias, de los residuos urbanos (desechos orgánicos), o de la transformación que realizan los animales al alimentarse. (fotografía: Ian Britton, FreFoto.com)
La biomasa se puede utilizar como medio de generación de energía principalmente por la combustión de la misma, en donde se genera principalmente calor (que ha sido su forma de utilización más común), o para la producción de vapor con lo cual se hace funcionar una turbina para la generación de energía eléctrica. También se puede utilizar por medio de su descomposición con lo cual se pueden producir gases combustibles (principalmente metano) para la combustión o para la generación eléctrica. Uno de los usos que está cobrando importancia en los últimos años, es la producción directa o indirecta de combustibles o carburantes que comúnmente se les ha denominado biocombustibles y biocarburantes.
De tal forma que la biomasa se puede clasificar, dependiendo de su origen o sus características, en los siguientes grupos: Biomasa natural: que procede directamente de la naturaleza sin ningún tipo de intervención humana y que son los restos de hojas y ramas que se desprenden de los árboles. Biomasa residual seca: que son todos los residuos que se generan de actividades agrícolas, forestales y agroindustriales. Biomasa residual húmeda: la cual está formada por aguas residuales urbanas, residuos ganaderos y residuos industriales biodegradables. Cultivos energéticos: en este caso son especies cultivadas específicamente para la producción de algún tipo de combustible. Residuos Sólidos Urbanos: que aunque también están formados por compuestos de origen fósil (plásticos) o con origen en el reino mineral (vidrios, metales, etc.); tienen una gran cantidad de compuestos orgánicos. Y por último, aunque no forma parte de la clasificación anterior pero son un grupo de gran importancia, se encuentran los Biocombustibles: estos tienen su origen tanto en la transformación de la biomasa residual húmeda, seca o de cultivos energéticos y que su fin principal es la producción de algún tipo de carburantes o combustibles para maquinaria y vehículos.
Por la importancia que tiene cada uno de estos grupos descritos anteriormente, se desarrollará cada uno en los siguientes subtemas de este blog.
Se le considera biomasa a todas las sustancias orgánicas originadas de compuestos de carbono que se forman en la fotosíntesis, es decir, todos los elementos que forman parte de las plantas, y que procede directamente de éstas, o de alguna transformación realizada por las industrias, de los residuos urbanos (desechos orgánicos), o de la transformación que realizan los animales al alimentarse. (fotografía: Ian Britton, FreFoto.com)La biomasa se puede utilizar como medio de generación de energía principalmente por la combustión de la misma, en donde se genera principalmente calor (que ha sido su forma de utilización más común), o para la producción de vapor con lo cual se hace funcionar una turbina para la generación de energía eléctrica. También se puede utilizar por medio de su descomposición con lo cual se pueden producir gases combustibles (principalmente metano) para la combustión o para la generación eléctrica. Uno de los usos que está cobrando importancia en los últimos años, es la producción directa o indirecta de combustibles o carburantes que comúnmente se les ha denominado biocombustibles y biocarburantes.
De tal forma que la biomasa se puede clasificar, dependiendo de su origen o sus características, en los siguientes grupos: Biomasa natural: que procede directamente de la naturaleza sin ningún tipo de intervención humana y que son los restos de hojas y ramas que se desprenden de los árboles. Biomasa residual seca: que son todos los residuos que se generan de actividades agrícolas, forestales y agroindustriales. Biomasa residual húmeda: la cual está formada por aguas residuales urbanas, residuos ganaderos y residuos industriales biodegradables. Cultivos energéticos: en este caso son especies cultivadas específicamente para la producción de algún tipo de combustible. Residuos Sólidos Urbanos: que aunque también están formados por compuestos de origen fósil (plásticos) o con origen en el reino mineral (vidrios, metales, etc.); tienen una gran cantidad de compuestos orgánicos. Y por último, aunque no forma parte de la clasificación anterior pero son un grupo de gran importancia, se encuentran los Biocombustibles: estos tienen su origen tanto en la transformación de la biomasa residual húmeda, seca o de cultivos energéticos y que su fin principal es la producción de algún tipo de carburantes o combustibles para maquinaria y vehículos.
Por la importancia que tiene cada uno de estos grupos descritos anteriormente, se desarrollará cada uno en los siguientes subtemas de este blog.
Energía Hidroeléctrica
Posted On at by Gerónimo Estuardo Pérez Irungaray, M.ER.
Este tipo de energía aprovecha la energía de movimiento que lleva el agua de un río y la energía potencial que se produce con la diferencia de altura entre los dos puntos en los que ésta circula (del embalse o represa al cuarto de máquinas). Estas dos energías se conjuntan para accionar una turbina que se encuentra conectada a un generador eléctrico que produce electricidad. (fotografía: INDE, Hidroeléctrica de Chixoy). Para el aprovechamiento del potencial energético que tienen los ríos, se construyen represas que almacenan el agua, la cual por medio de una tubería de conducción es llevada aguas abajo hasta el lugar en donde se encuentra la turbina.
Una de las grandes ventajas que tiene este tipo de energía es que el agua permite un almacenamiento y regulación en su uso, convirtiéndose en una gran ventaja por sobre otros tipos de energías renovables de carácter aleatorio como la eólica y la solar. Esta ventaja permite dosificar el uso de la energía o su explotación en momentos de elevada demanda energética.
La generación de energía eléctrica a través del agua es una de las más eficientes dentro de las energías renovables ya que se encuentra por sobre el 80%, la eficiencia de una central nuclear es del 33% y la de una central térmica es del 38.5%. Por otro lado, los ahorros en cuanto a la utilización de combustibles fósiles son evidentes, ya que por ejemplo, para generar 1GWh de energía (1,000,000 de kWh) por medio de una hidroeléctrica, se evita la utilización de 223 toneladas de petróleo o 148,000 m³ de gas natural, favoreciendo a la reducción de emisión de gases contaminantes.
Energía solar fotovoltaica
Posted On at by Gerónimo Estuardo Pérez Irungaray, M.ER.
Consiste en la conversión de de la energía solar (luz solar) en energía eléctrica, o sea que mediante la conversión de la luz solar se puede generar electricidad; para lo cual es necesario utilizar las células solares. (fotografía: Ian Britton, FreFoto.com)La célula solar está constituida por materiales semiconductores en los que artificialmente se ha creado un campo magnético constante, el material conductor más empleado es el Silicio (Si) debido a su abundancia en la corteza terrestre, se calcula que más del 60% de la corteza terrestre está compuesta por Sílice, el cual tiene un gran contenido de Silicio, por lo que más del 90% de las células solares actuales son elaboradas con este material, otros elementos que se utilizan son el Selenio (Se), el Germanio (Ge) y compuestos como el Telururo de Cadmio (TeCd), el Antimoniuro de Indio (SbIn), etc. Cuando uno de los anteriores elementos recibe la luz del sol, se crea un movimiento de electrones dentro de sus átomos con lo que algunos de esos electrones quedan libres. A este proceso se le conoce como el efecto fotovoltaico.
La combinación y conexión de las células solares en una estructura o placa plana se denomina módulo o generador fotovoltaico, el cual puede variar en función del número de células que posea, su tamaño, el material de las células y la eficiencia en la conversión de luz a electricidad. Los módulos solares más comercializados en la actualidad son los de Silicio Monocristalino y los de Silicio Amorfo (de este último compuesto son las células solares de relojes y calculadoras).
Un sistema de energía solar fotovoltaico va a estar constituido por la cantidad de módulos o paneles solares suficientes para aportar las demandas de energía eléctrica que se tengan en el lugar donde se van a instalar. Pueden existir sistemas autónomos que son utilizados en lugares o comunidades en donde no hay energía eléctrica, o en lugares en donde se quiera tener una independencia completa de la energía eléctrica convencional, para este caso, además del sistema de captación, se necesita de un sistema de acumulación de energía para que el sistema funcione en las horas que no hay sol.
Existe un tipo de instalaciones que se denominan “de conexión a red”, que satisfacen la demanda de energía con la luz del día a través de los generadores fotovoltaicos, incorporando la energía excedente (cuando la hay) a la línea de distribución eléctrica, cuando el sistema deja de producir (en ausencia de luz solar) empieza a funcionar la energía eléctrica de la línea de distribución; al final en la factura de consumo se compensa lo consumido con lo producido pudiendo haber incluso un saldo a favor del propietario.
Como ventajas que este tipo de energía tiene se pueden mencionar que el recurso es abundante, gratuito e inagotable, no produce ruidos ni contaminantes, la vida útil de los equipos puede superar los 30 años, por lo que no requieren de mayor mantenimiento, el equipo es de fácil colocación y desmantelamiento. Su principal limitante es el elevado costo de una instalación, sin embargo existen nuevas tecnologías y materiales que pueden hacer que en poco tiempo el costo pueda reducirse considerablemente y poder de esa forma constituirse como una excelente alternativa para la sustitución de la energía convencional.
Energía solar térmica
Posted On at by Gerónimo Estuardo Pérez Irungaray, M.ER.
Consiste en la captación de la energía proveniente del sol y su transformación en calor para su utilización en diferentes aplicaciones. La transformación se realiza en unos dispositivos que se denominan colectores solares en donde la energía solar se utiliza para calentar un determinado fluido, que por lo regular siempre es agua. Los colectores solares pueden ser de alta, media y baja temperatura, siendo estos últimos los más utilizados, ya que calientan el agua entre 50-70 °C. (Fotografía: Tamil Nadu Energy Development Agency).El principal uso que se le da a la energía solar térmica es la producción de agua caliente sanitaria para cubrir las necesidades de agua caliente en los hogares. Para este caso, se utilizan unos paneles especiales que por medio del efecto invernadero, captan la energía solar y la concentran en una tubería por la que circula agua o algún otro líquido (en estos casos se necesita de un circuito cerrado que no permita que el líquido utilizado se mezcle con el agua sino que solamente, a través de un intercambiador de calor, traslade el calor al circuito de agua de la casa).
Sin embargo, se puede utilizar también para calefacción de hogares en invierno, mediante un proceso que se denomina “suelo radiante”, así como también para la refrigeración en verano, en este caso se utilizan equipos de absorción del calor. En una menor escala, se puede aprovechar la calefacción del agua para producir electricidad, sin embargo el proceso no es muy eficiente y resulta muy caro.
El equipo de calefacción está compuesto también por un acumulador de agua caliente, que es un depósito grande que mantiene el agua a una temperatura específica (40-50°C) mientras el captador no está funcionando (por las noches o cuando la radiación solar es muy baja).
Un sistema de energía solar térmica se diseña para que aporte solamente el 70% del requerimiento, esto debido a que si se diseñara para aportar el 100%, en los meses de mayor radiación se obtendría más de lo requerido, desperdiciándose y haciendo ineficiente el sistema. Le restante 30% se completa con una caldera de gas o algún sistema eléctrico. Una de las limitantes que tiene este tipo de energía es que en la actualidad un sistema completo de calefacción tiene un costo alto para lo que se necesita una alta inversión que no lo hace rentable.