”AÑO DE LA INVERSIÓN PARA EL DESARROLLO RURAL Y LA SEGURIDAD ALIMENTARIA”
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ
FACULTAD DE CIENCIAS FORESTALES Y DEL AMBIENTE
TEMA:
CATEDRA: DENSIFICACION DE LA BIOMASA
CATEDRATICO: ING. RUDECINDO CERRON TAPIA
ALUMNOS:
ANGOMA CUELLAR, Juan Daniel
PAUCAR CHANCA, Henry
PRIETO COZ, Jorge
VALORIZACIÓN DE LA BIOMASA RESIDUAL POTENCIAL
PROCEDENTE DE LOS APROVECHAMIENTOS
FORESTALES
I. INTRODUCCIÓN
El incremento de residuos generados por el hombre se está convirtiendo
en un grave problema para la sociedad. Gran parte de esta cantidad de
residuos son reciclados o destinados a su depósito en un vertedero
controlado. Pero existe una alternativa a estos dos procesos que cada
año aumenta su presencia e implantación. Se trata de la valorización con
recuperación energética de estos residuos.
Existen numerosas tecnologías para la valorización energética de los
residuos: incineración, gasificación, pirolisis, secado térmico, digestión
anaerobia, compostaje. Aunque el doble objetivo final es el mismo en
todos los casos: encontrar una forma más eficiente de gestionar los
residuos y obtener una nueva fuente de abastecimiento energético.
Uno de los retos de nuestros días es conseguir un desarrollo sostenible,
es decir, hacer compatible la calidad del medio ambiente con el
desarrollo económico. Entre las principales causas de deterioro del
medio ambiente figura la demanda de energía, ya que las emisiones
generadas en su producción provocan, en algunos casos, un fuerte
impacto ambiental.
El ahorro en el consumo y la eficiencia en la producción de energía es
una de las alternativas para conseguir la reducción de las emisiones.
Teniendo en cuenta las necesidades energéticas, se pretende
diversificar los recursos, incorporando al mercado nuevos combustibles
y tecnologías, más respetuosos con el medio ambiente.
II. MARCO TEORICO
2.1. Biomasa:
Se conoce como biomasa todo tipo de materia orgánica que tiene como
origen un proceso biológico inmediato. Esta definición de biomasa
comprende toda una serie de productos y materias primas renovables,
obtenidas a partir de la materia orgánica. En este sentido, se podrían
considerar incluidos los combustibles fósiles o sus productos orgánicos
derivados, aunque tuvieran su origen biológico en épocas remotas.
La biomasa se compone principalmente de hidratos de carbono, lípidos
y prótidos, los cuales se encuentran en una proporción variable, en
función de la naturaleza de la biomasa.
En general, la composición de los vegetales no es homogénea en todos
sus órganos. Así, por ejemplo, en las semillas de leguminosas abundan
las proteínas; en los frutos de especies oleaginosas, los lípidos; en la
raíz de la remolacha azucarera, los azúcares.
En cuanto a la biomasa de origen animal, sus compuestos se encuentran
en proporción diferente a la vegetal, apreciándose un aumento en el
contenido de proteínas y lípidos (grasas) en detrimento de los hidratos
de carbono (azúcares).
Para utilizar la biomasa con fines energéticos se debe mejorar su
proceso de obtención y transformación en combustibles rentables. La
energía de la materia orgánica de la biomasa se puede aprovechar de
forma directa, por combustión, o mediante procesos de conversión que
la transforman en otros productos, como alcoholes e hidrocarburos.
La biomasa, especialmente los residuos y subproductos de origen
forestal, ha sido una fuente de energía tradicional. Hoy en día, se
realizan además plantaciones de determinados cultivos y se utilizan
excedentes agrícolas y residuos ganaderos para su valorización
energética.
2.2. PARTICULARIDADES DE NUESTRA BIOMASA
La formación o transformación de la materia orgánica debe ser reciente,
por lo que se excluyen a los combustibles fósiles.
Se excluyen siempre todos los productos agrícolas que sirvan de
alimentación al género humano y a los animales.
La clasificación más adecuada para nosotros sería:
• Biomasa natural
• Biomasa residual
• Cultivos energéticos
2.3. CLASIFICACIÓN DE LA BIOMASA
2.3.1. La biomasa natural, de forma resumida, sería la que se
produce en la naturaleza sin intervención humana en bosques,
matorrales, etc. Esta biomasa natural debiera ser protegida y no poder
ser utilizada con fines energéticos, salvo excepciones muy concretas,
pues su empleo masivo puede provocar la destrucción de ecosistemas
naturales. El potencial energético mundial medio de esta biomasa
natural es del orden de las 70 Ktep.
2.3.2. Los cultivos energéticos, de forma resumida, serían la
biomasa que se produce con el único fin de ser aprovechada
energéticamente. Es una alternativa relativamente reciente. Los cultivos
energéticos se caracterizan por su alta productividad, pudiendo ser de
tipo herbáceo o leñoso.
2.3.3. La biomasa residual, está constituida por subproductos de
la actividad de distintos sectores, como el industrial, urbano y
agropecuario. La energía que contiene puede ser valorizada de dos
formas: por combustión directa de los residuos, o mediante su
transformación en otra sustancia.
Residuos sólidos urbanos
Se entiende por residuos sólidos urbanos los generados en las
poblaciones y sus zonas de influencia, englobando materiales y
productos originados en las siguientes actividades:
• Domiciliarias: residuos procedentes de viviendas.
• Comerciales y de servicios: residuos procedentes de actividades
comerciales e industriales asimilables a las domiciliarias.
• Sanitarios: derivados de actividades hospitalarias, clínicas, etc.
• Procedentes de la limpieza urbana, zonas verdes y recreativas.
• Construcción y demolición: procedentes de obras menores.
• Abandono de muebles, enseres y vehículos.
Es importante conocer la composición de los RSU para determinar los
sistemas de tratamiento. Entre los factores que influyen en su
composición están las características de la población, si se trata de
zonas rurales o urbanas, nivel de vida, clima y época del año.
En cuanto a los componentes de los RSU, se pueden distinguir:
• Inertes: metales, vidrio, restos de reparaciones domiciliarias, tierra,
escorias, cenizas.
• Fermentables: residuos orgánicos putrescibles.
• Combustibles: papel, cartón, plásticos, madera, gomas, cueros,
textiles, etc.
La gestión de los RSU trata de eliminarlos del entorno del lugar de origen
y de recuperar sus materias primas o la energía que contienen. Los
sistemas de tratamiento usuales son:
El principal problema causado por los residuos sólidos incorrectamente
gestionados es el riesgo para la salud, puesto que el deterioro del suelo,
puede provocar la contaminación de las aguas subterráneas y
superficiales.
Los siguientes gráficos muestran comparativamente la producción de
RSU en la Unión Europea.
Aguas residuales urbanas y lodos de depuradora
Se denominan “aguas residuales urbanas” (ARU), a los líquidos
procedentes de la actividad humana constituidos en su mayor parte por
agua. Éstas contienen materia inorgánica, como sales, arenas, etc. y
orgánica, y su fracción sólida presenta una apreciable cantidad de
biomasa residual. Dos de los parámetros característicos del agua
residual urbana son la Demanda Biológica de Oxígeno, DBO5, y los
Sólidos en Suspensión, SS.
El primero de ellos de idea de la cantidad de oxígeno necesaria para
degradar en 5 días la materia orgánica presente. Ese oxígeno disuelto
en el agua al consumirse tiene consecuencias importantes para la fauna
y flora acuática. Los SS representan la cantidad de materia orgá- nica
presente en el agua residual. Ambos valores junto con el caudal de
vertido permiten estimar la calidad de las aguas de una población
determinada. La concentración común de la DBO5 se encuentra de 250
a 300 mg/l y la de los SS en 300 mg/l. Como se trata de vertidos con bajo
contenido en materia orgánica, los procesos aplicables a estas aguas
tienen una finalidad depurativa y no de valorización.
Sin embargo, en la depuración de las aguas urbanas se obtienen unos
lodos con gran concentración de materia orgánica, que al someterlos a
digestión anaerobia generan metano, aprovechable para producir calor
y/o electricidad. La cantidad de lodo generada es del orden del 1% del
agua tratada.
Residuos de industrias agro alimentarias
Las aguas residuales procedentes de las industrias agroalimentarias
presentan elevados índices de materia orgánica biodegradable, por lo
que son aptas para ser tratadas mediante procesos biológicos. Aunque
no suelen contener compuestos tóxicos, pueden ocasionar graves
problemas medioambientales ya que, debido a su elevada DBO, agotan
fácilmente el oxígeno del medio acuático. Además, sus frecuentes
sólidos en suspensión enturbian las aguas y dificultan la fauna piscícola.
Las actividades que generan este tipo de residuos son
fundamentalmente: industrias procesadoras de pescado,
mayoritariamente la industria conservera de pescado, aunque también
hay que citar la elaboración de harinas de pescado (cabezas, espinas y
vísceras); cárnicas y mataderos (carne, sangre, vísceras, etc.);
industrias azucareras, procesadoras de vegetales (pulpas de remolacha,
alpechines, melazas, etc.); conserveras vegetales así como las
industrias lácteas.
Residuos de la industria de la madera
Estos residuos se originan en la industria de transformación de la madera
y papelera. Según su cantidad y localización, sirven como materia prima
para otras actividades o como combustibles.
Los principales sectores generadores de dichos residuos son:
Aserraderos, o industrias de primera transformación de la madera. Sus
principales residuos son serrines, recortes, astillas y cortezas.
Fabricación de productos elaborados de la madera. Los residuos más
comunes de este sector son: serrines, recortes, polvo de lijado, etc. Son
reutilizados como materias primas o como combustible en las propias
instalaciones.
Fabricación de productos de corcho. La fabricación de tapones es el
subsector que más residuos genera. Dichos residuos se reutilizan para
aglomerados, forros y aislantes. El principal desecho es polvo de corcho,
utilizado como combustible in situ.
Fabricación de pasta de papel. Los principales desechos de la industria
papelera son cortezas, serrines y lejías negras o aguas del proceso de
producción, que se valorizan en la propia fábrica como combustible.
Residuos forestales
Los residuos generados en los bosques se clasifican en:
• Residuos de tratamientos selvícolas, obtenidos en las operaciones de
mantenimiento y limpieza del bosque y del monte, así como de la
explotación de la industria maderera en los propios bosques. Estos
residuos se componen de leñas, ramas, matorrales, cortezas, serrines y
virutas. Normalmente se utilizan directamente para combustión.
• Residuos de corta de pies maderables, generados en la limpieza
forestal y constituyen cerca de la tercera parte del árbol. Sólo tienen
aplicación energética en la actualidad.
Entre las ventajas de eliminar estos residuos en los bosques pueden
citarse:
• Prevenir la propagación de plagas e incendios.
• Favorecer la regeneración natural o reforestación artificial.
• Favorecer el crecimiento del arbolado.
• Facilitar los movimientos en el monte.
• Favorecer el hábitat de la fauna silvestre.
• Mejorar el aspecto estético del monte.
• Aumentar la capacidad de acogida recreativa
Sin embargo, hay otros inconvenientes, como cambiar la biodiversidad,
variar el pH del suelo dificultando la asimilación de nutrientes y afectar a
la fauna.
Residuos ganaderos
Los residuos ganaderos pueden ser sólidos o líquidos. Los sólidos se
denominan estiércol y están formados por mezclas de deyecciones y
camas de ganado. Las ganaderías bovinas y ovinas son las principales
generadoras de estiércol. Los líquidos incluyen deyecciones y aguas de
lavado y se denominan purín, siendo típicos en las explotaciones
porcinas y, en menor medida, en las de vacuno. A estos desechos se les
realiza una separación sólido - líquido mediante tamices para eliminar
arenas, pajas etc. Cuando el contenido en sólidos supera el 12%, los
residuos son de tipo pastoso, como en las explotaciones avícolas o
bovinas.
Tradicionalmente estos residuos se aplicaban en los suelos agrícolas.
Sin embargo, tras la aparición de los fertilizantes comerciales y la
separación entre la agricultura y la ganadería, el estiércol ha dejado en
gran medida de utilizarse. En los últimos años las explotaciones
ganaderas han sufrido una serie de transformaciones tecnológicas.
Estas industrias pecuarias alimentan al ganado con piensos
compuestos, por lo que no necesitan tierras de cultivo y no utilizan el
estiércol. Así, las explotaciones intensivas deben recoger las
deyecciones para depurarlas o valorizarlas.
La mala gestión de estos residuos puede suponer la transmisión de
enfermedades, como la peste porcina, la eutrofización y nitrificación de
las aguas. Al ser residuos con alto contenido en humedad, no se pueden
utilizar técnicas comunes de combustión, debido a su bajo rendimiento.
Sin embargo, se les puede aplicar otros tratamientos.
Los procesos biológicos para la valorización de los residuos ganaderos
son la digestión anaerobia y el compostaje. Con la primera, los residuos
líquidos se transforman en biogás, mientras que los estiércoles se
pueden emplear para compost.
Residuos agrícolas
Los residuos agrícolas se dividen en:
Podas de cultivos leñosos, de carácter estacional. Se obtienen de
viñedos, olivos y árboles frutales. Las partes verdes de estos desechos
son aprovechables para alimentación animal, o se dejan secar y se
emplean como combustible doméstico. Sin embargo, la mayoría de los
residuos se dejan en el campo y se destruyen sin aprovechamiento,
quemándolos en el propio terreno. Su tratamiento y valorización son
similares a los de los forestales.
Residuos de cultivos herbáceos, también de carácter estacional.
Incluyen las partes no aprovechables, como las pajas de todo tipo de
cereales, además de los residuos de cultivos para la industria, como
algodón, tabaco, remolacha, etc. Su principal uso es la transformación
en combustible, en aquellos países donde esta regulada la quema de
rastrojos. Estos desechos se deben eliminar del campo para prevenir la
propagación de plagas y fuegos, pero hay restos que se queman in situ.
VALORIZACIÓN ENERGÉTICA DE LOS RESIDUOS
POTENCIAL ENERGÉTICO DE LA BIOMASA
• Para valorar el potencial energético de la biomasa residual, nos
encontramos con varias dificultades y problemas añadidos.
• Respecto a los residuos, es difícil conocerlos y definirlos
físicamente en profundidad, lo que impide conocer sus propiedades
energéticas y demás parámetros de interés.
POTENCIAL ENERGÉTICO DE LOS RESIDUOS AGRÍCOLAS
• Consideramos de interés energético la paja de cereales (trigo,
cebada, avena y centeno), las plantas de cultivos industriales (maíz,
girasol), las podas de frutales (manzano, peral, almendro, olivo, viñedo).
POTENCIAL ENERGÉTICO DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS
• La estimación del potencial de los residuos sólidos urbanos se hace
por comarcas y se cuadran en su conjunto.
• El potencial estimado es de 35 ktep.
POTENCIAL ENERGÉTICO DE LOS RESIDUOS FORESTALES
• La estimación del potencial de los residuos forestales es
complicada, debido a que varía según la especie el estado de las masas
(edad, densidad, tipología, tratamientos, etc.), así como la indefinición
en el método de actuación.
• El potencial se ha dividido en dos partes. La primera es la referida
a los residuos de monte y primera transformación de la madera. La
segunda a los residuos de la segunda transformación de la madera
POTENCIAL ENERGÉTICO DE LOS RESIDUOS GANADEROS
• La estimación del potencial de los residuos ganaderos se realiza
pensando en su aprovechamiento mediante digestión anaerobia.
• La ganadería no está exenta de dificultades futuras.
• Todo el potencial puede reutilizarse, por lo que se saca su
valoración del inventario, estimándose un valor de 180 ktep.
POTENCIAL ENERGÉTICO DE LOS RESIDUOS INDUSTRIALES
• Para la estimación del potencial de los residuos industriales se han
considerado inicialmente los debidos a:
Preparación y tratamiento de superficies
Disolventes y similares
Aceitosos
Minerales sólidos de tratamientos mecánicos y térmicos
Tratamientos de aguas y procesos de descontaminación
Inertes
Neumáticos
Otros
• La estimación del potencial de los residuos industriales se refieren
a los que de los anteriores tienen un interés energético.
• Se consideran los que contienen materia orgánica y no presentan
problemas añadidos.
POTENCIAL ENERGÉTICO MEDIO DE LA BIOMASA CONSIDERADA
APROVECHABLE (ktep)
• Residuos agrícolas 225
• Residuos forestales 50
• Residuos ganaderos 0
• Residuos Sólidos Urbanos 35
• Residuos industriales 55
• TOTAL RESIDUOS (Provisional) 365 ktep
INSTALACIONES ENERGÉTICAS BASADAS EN LA COMBUSTIÓN
• La biomasa se puede aprovechar desde el punto de vista
energético mediante instalaciones basadas en la combustión.
• Destacamos los siguientes:
Plantas de generación de vapor.
Plantas de generación de electricidad.
Plantas de cogeneración.
Otras.
INSTALACIONES ENERGÉTICAS BASADAS EN LAS
TRANSFORMACIONES BIOLÓGICAS
• La biomasa se puede aprovechar desde el punto de vista
energético mediante instalaciones basadas en las transformaciones
biológicas.
• Destacamos los siguientes :
Plantas con digestión aerobia.
Plantas con digestión anaerobia.
INSTALACIONES ENERGÉTICAS BASADAS EN LA GASIFICACIÓN
Y LA PIRÓLISIS
• La biomasa se puede aprovechar desde el punto de vista
energético mediante instalaciones basadas en la gasificación y la
pirolisis.
• Destacamos los siguientes :
Plantas basadas en la gasificación.
Plantas basadas en la pirolisis.
Otras.
INSTALACIONES ENERGÉTICAS BASADAS EN BIOALCOHOLES Y
BIOACEITES
• La biomasa se puede aprovechar desde el punto de vista
energético mediante el empleo de biocarburantes que sustituyan a las
gasolinas (bioalcoholes) y al gasóleo (bioaceites).
• Destacamos los siguientes :
Plantas de bioalcoholes.
Plantas de bioaceites.
Otras.
CONSIDERACIONES FINALES
Deben evaluarse todos los potenciales energéticos de los diferentes
apartados considerados, con las alternativas más aconsejables y
eficientes.
Es aconsejable una planificación integral, dando a la biomasa el papel
que se merece en la misma.
No hemos entrado en la consideración de la biomasa dentro del
Código Técnico de la Edificación (CTE) y las posibilidades que ofrece su
uso, especialmente en los sectores residenciales y servicios.
En todo momento, no debemos perder el rumbo de los principios y
objetivos rectores:
1. Prevención.
2. Preparado para la reutilización.
3. Reciclado.
4. Otras formas de valorización, por ejemplo, la valorización energética.
5. Eliminación de las fracciones no valorizables.
III. CONCLUSIONES
No podemos, ni debemos, considerar la valorización energética de la
biomasa como si fuera la alternativa final, la gran solución.
Independientemente de que forme parte de esa gran solución, hay
muchas posibilidades que deben considerarse.
Nuestras miras deben estar con la filosofía europea de la sostenibilidad,
con amplias miras, con criterios innovadores, incluso en la gestión.
La innovación es el futuro, y será “el toque de distinción”, lo que nos lleve
a la excelencia.
IV. BIBLIOGRAFIA
- Camps, M. y Marcos, F. 2002. Los Biocombustibles. Ed. Mundi-
Prensa: 348 pp.
- Balboa M., Alvarez, J., Rodriguez-Soalleiro, R., Merino A. 2003.
Aprovechamiento de la Biomasa Forestal producida por la Cadena
Monte-Industria. Parte II: Cuantificación e Implicaciones
ambientales. CIS-Madera 10: 27-37.
- Hernández Gonzálvez C. et al. Energía de la biomasa. Ed., Cinco
Días, IDAE Madrid 1996.
- Castro Gil M., Sánchez Naranjo C. Biocombustibles. Monografías
técnicas de energías renovables. Ed. PROGENSA. Sevilla 1997.