Introducción a la biomasa, concepto
El término de biomasa hace referencia a la materia orgánica que se produce en las plantas verdes a través del proceso de fotosíntesis, así como a la originada en los procesos de transformación de la primera, considerando tanto los que se producen de forma natural, como de forma artificial.
Es decir, la energía de la biomasa proviene del Sol. Los vegetales y los animales absorben y almacenan una parte de la energía solar que llega a la tierra en forma de alimento y energía. Cuando esto ocurre, también se crean subproductos que no sirven para los seres vivos ni pueden ser utilizados para fabricar alimentos, pero sí para hacer energía de ellos.
La formación o transformación de la materia orgánica ha de ser reciente, lo que excluye del término a los combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural), cuya formación tuvo lugar hace millones de años.
La biomasa fue la fuente energética más importante para la humanidad hasta el inicio de la revolución industrial, cuando quedó relegada a un segundo lugar por el uso masivo de los mencionados combustibles fósiles.
Aprovechamiento energético
El modo más directo para extraer y aprovechar la energía contenida en la biomasa es por medio de un proceso de combustión, de tal modo que su energía química se transforma en energía térmica. Este modo de proceder es adecuado siempre que la biomasa tenga buenas propiedades como combustible.
Sin embargo, no siempre se puede hacer un uso directo de la misma.
En general, se puede decir que la biomasa no presenta unas buenas características para su uso directo, ya que tiene una densidad energética muy baja y un alto grado de humedad. Esto hace que, en numerosas ocasiones, sea necesario someter a la biomasa a algún tipo de tratamiento que permita obtener sustancias con mejores características como combustible.
Los diferentes tipos de tratamientos que se suelen utilizar se pueden clasificar en tres grupos: procesos de extracción, procesos termoquímicos y procesos bioquímicos.
Procesos de extracción: En la estructura de algunos tipos de biomasa se encuentran sustancias con un elevado poder calorífico, donde lo que interesa es poder separarlas del resto para ser utilizadas directamente como combustible. En estos casos, la biomasa es sometida a un proceso de extracción para separar la sustancia que interesa. Algunos cultivos energéticos, así como algunos residuos procedentes de la elaboración y fabricación de alimentos, son ejemplos del tipo de biomasa que es tratada de este modo.
Procesos termoquímicos: Se basan en la descomposición térmica de la biomasa en diferentes condiciones de oxidación. Cuando el proceso se realiza con exceso de oxígeno, se tiene un proceso de combustión; cuando existe una cierta restricción en el suministro de oxígeno, se trata de un proceso de gasificación; y cuando se realiza en ausencia total de oxígeno, se tiene un proceso de pirólisis. El tipo de biomasa que suele ser apta para este tipo de procesos es biomasa seca, normalmente residuos agrícolas y forestales y residuos sólidos urbanos.
Procesos bioquímicos: Son procesos en los que, por acción directa de microorganismos, se produce la descomposición de la biomasa en sustancias más simples y con un alto contenido energético. Los procesos que más se utilizan son la fermentación alcohólica, obteniéndose etanol, y la digestión anaerobia, produciendo metano. Estos tipos de proceso se emplean con biomasa que tenga un elevado grado de humedad, como le ocurre a las aguas residuales urbanas o las de industrias de tipo orgánico, residuos ganaderos y licores residuales.
Las centrales de biomasa
Las centrales de biomasa se definen como instalaciones industriales diseñadas para generar energía eléctrica a partir de recursos biológicos. Así pues, las centrales de biomasa utilizan fuentes renovables para la producción de energía eléctrica.
Se pueden llegar a obtener potencias de hasta 50MW generando electricidad mediante los procesos termoquímicos.
Funcionamiento de una central de biomasa de generación eléctrica
Cuando el combustible principal de la instalación llega a la central, se clasifica en función de su tamaño (si es necesario se trata para reducir dicho tamaño) y posteriormente se almacena para su transformación.
En primer lugar, una planta de valorización energética de biomasa debe disponer de un sistema de pretratamiento de dicha biomasa, cuyos fines principales son la disminución de la humedad que contiene, la adecuación del tamaño y la uniformidad de la materia prima, al objeto de uniformizar las condiciones de entrada en la caldera y conseguir la mayor eficiencia del sistema de combustión.
Una vez liberada la energía térmica en un horno apropiado, los gases liberados en la combustión, compuestos por CO2 y H2O mayoritariamente junto con otras sustancias sólidas y gaseosas, intercambian su calor en una caldera por la que circula agua, y que es convertida normalmente en vapor a una determinada presión y temperatura. Los gases de combustión de la biomasa atraviesan la caldera cediendo su energía al agua/vapor.
El vapor a presión formado en la caldera es transportado entonces hasta una turbina, donde se expansiona, produciéndose una nueva transformación energética por la cual la energía potencial contenida en el vapor a presión se convierte primero en energía cinética, y después en energía mecánica rotativa.
El eje de la turbina está conectado a un generador eléctrico, que se encarga de la última transformación energética que se realiza en la planta, la transformación de energía mecánica rotativa en energía eléctrica.
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