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Biomasa en la industria energética. Colocando en contexto. (Panorama de…
Biomasa en la industria energética. Colocando en contexto.
Uso global de la energía
Es complejo y cambiante
Aumenta con:
Población
Actividad Económica
También, la tecnología y las innovaciones del comercio afectan el tipo de energía a usar.
La biomasa provee muy poca energía a países desarrollados y bastante energía a países en desarrollo.
Crecimiento general del consumo de energía mundial: 1.5% por año del 2012 al 2035.
Hidro 2.0%
Gas natural 1.9%
Nuclear 2.6%
Carbón 1.1%
Renovables (incluyendo biocombustibles) 6.4%
Petróleo 0.8%
Biomasa y bioenergía
Biomasa
Ejemplos: azúcares, almidones, aceites, madera, tallos de plantas y cáscaras entre otras cosas.
Materia en todos los organismos biológicos.
Contexto de energía, materia que se puede obtener o colectar de organismos biológicos.
También se utiliza a gran escala en la producción de químicos industriales.
Bioenergía
La bioenergía se produce de la biomasa en muchas maneras, como:
Calor y energía
Partes de plantas como madera y pastos son recolectados y quemados, el calor se puede usar para producir energía eléctrica.
Biogás
Gas combustible producido por la digestión anaerobia de materia biológica.
Formado por muchos compuestos e hidrocarburos, principalmente metano y dióxido de carbono.
Producido por una amplia gama de materiales, particularmente desperdicios.
Usado principalmente para generación de electricidad y calor.
Diferente a Syngas (no confundirlo)
Syngas es compuesto por monóxido de carbono e hidrógeno y puede derivarse de fuentes renovable y fósiles.
Biocombustibles
Combustibles líquidos utilizados principalmente para transporte.
Se estima que para 2035 ocupe un 6% para transporte
Formas predominantes
Biodiésel (esterificación de aceites de plantas y animales).
Bioetanol (derivado de la fermentación de azúcares).
Energía derivada de cualquier materia biológica renovable.
Usado principalmente para el "uso directo" que es para calor y cocinar.
Se utiliza madera, carbón, residuos de cosecha y excremento animal.
Incremento de energía global esperado del 2010 al 2035: 39 exajoules (EJ) a casi 87 EJ.
4 etapas principales para su producción
Recolección, densificación, transporte y almacenamiento
Cultivo de la biomasa
Conversión a portador de energía
Distribución y uso final
Panorama de los agroecosistemas
Emerge la agricultura hace 10,000 a 12,000 años.
Aumenta lentamente la productividad.
Siglo XVIII. Segadora, perforadoras jaladas por caballos y trilladora permitieron cultivar en más tierra y mejores cosechas.
La invención de la máquina de vapor y la de arado aumentaron la productividad.
Siglo XIX. Tractores de cámara de combustión interna.
Arado y tractores modernos.
Rotación de cultivos.
Tratamientos fertilizantes más sofisticados.
Siglo XX. Genética y química en la agricultura.
Agricultura
Uso del agua
Toda biomasa necesita agua para crecer (los siguientes datos son del 2010)
20% del terreno de cultivo necesita irrigación de agua (aprox. 250 Mha) y provee el otro 40%
El agua para irrigación por agricultura constituye el 70% (aprox. 2700 km3) de la toma de agua del mundo para diferentes actividades.
80% del terreno de cultivo usa las lluvias y provee 60% de la producción mundial de cultivo.
0.5% del agua utilizada mundialmente es para producción de biocombustibles.
Producción de energía con cultivos energéticos
Punto clave: deseo de disminuir cantidad de GEI asociado a la producción de energía y encontrar maneras más baratas y sostenibles de producir biomasa.
Con el crecimiento de la población y la mayor demanda de recursos en una cantidad finita de terrenos hay una necesidad de priorizar estos asuntos.
El terreno se utilizará de manera de obtener el mayor retorno económico posible.
Propuesta para aumentar significativamente la producción de biomasa sin comprometer los cultivos alimenticios es convirtiendo los terrenos abandonados y marginados a producción de bioenergía.
Cultivo energético
Debe de ser productivo, en términos de biomasa producida por hectárea. Debe tener características físicas y químicas adecuadas a la tecnología para la conversión a biogás, biocombustible o energía.
Características ideales (ningún cultivo cumple todas pero hay que buscar los que cumplan la mayoría)
Gran energía cosechada por unidad de área
Bajos insumos, bajo costo requerido
Baja emisión de gases de efecto invernadero (GEI)
Poca energía requerida
Fácil de establecer
Tolerante a ambientes extremos y/o variables
Alta eficiencia al usar nutrientes
Alta eficiencia al usar agua
Provee ecosistemas adicionales y/o coproductos
Adecuado para varios procesos de conversión para diferentes formas de bioenergía
Productivo en suelos y topografías que no son adecuados para cultivos alimenticios
Bajo o nulo potencial invasivo
Inconexo a especies de maleza nativa o mayor para prevenir el esparcimiento de genes e interrupciones potenciales al ecosistema nativo.