BIOMASA Fernando Sebastián - circe

BIOMASA, ENERGÍA NATURAL
Fernando Sebastián Nogués.
División Termoeconómica. Fundación CIRCE.
De forma genérica, el término biomasa hace referencia a toda materia orgánica
originada por un proceso biológico. Desde el punto de vista energético, comprende al
conjunto de sustancias orgánicas renovables de origen animal, vegetal o procedentes de
cualquier transformación natural o artificial de las mismas, que pueden producir energía al
someterlas a determinados procesos físicos, químicos o biológicos. No incluye a los
combustibles fósiles y sus derivados ya que, aunque de origen biológico hace millones de
años, no pueden considerarse renovables.
La energía de la biomasa proviene en última instancia del Sol. Mediante la fotosíntesis,
el reino vegetal absorbe y almacena una parte de la energía solar que llega a la Tierra. El
reino animal incorpora, transforma y modifica dicha energía. En este proceso de
transformación de la materia orgánica se generan subproductos que no tienen valor para la
cadena nutritiva o no sirven para la fabricación de productos de mercado, pero que pueden
utilizarse como combustible en diferentes aprovechamientos energéticos.
Este tipo de recursos, fundamentalmente la leña y los residuos agrícolas, han sido una
fuente tradicional de energía hasta la utilización masiva de los combustibles fósiles, que
provocó su paulatino abandono. En muchos países en vías de desarrollo todavía son la
principal forma de satisfacer su demanda energética. Desde la primera crisis del petróleo
en 1973, los países desarrollados, por motivaciones energéticas en un principio y
medioambientales posteriormente, han impulsado la utilización de la biomasa para producir
energía.
El empleo de purines con fines energéticos contribuye a eliminarlos
La biomasa, al ser un combustible local y renovable contribuye a diversificar el
aprovisionamiento energético disminuyendo la dependencia respecto a terceros países,
favorece el reequilibrio territorial, ya que, por ser un recurso relacionado fundamentalmente
con actividades forestales y agroganaderas, evita el abandono de tierras de cultivo y la
escasez de puestos de trabajo en el ámbito rural. Además, presenta ventajas
medioambientales considerables respecto los combustibles fósiles.
La biomasa es la única de las energías renovables que, debido a que existen diferentes
tipos y distintos procesos de transformación, es capaz de cubrir todos los usos de los
combustibles fósiles. Las especies vegetales con alto contenido en aceites (especies
oleaginosas como el girasol y la colza) o en azúcares (remolacha azucarera, caña de
azúcar, maíz, etc.) se pueden transformar en combustibles líquidos capaces de sustituir al
diesel y a la gasolina respectivamente, mientras que la biomasa lignocelulósica (compuesta

fundamentalmente por lignina, celulosa y hemicelulosa), como la madera, y la biomasa
residual húmeda (residuos ganaderos y aguas residuales) se puede emplear para generar
calor y/o electricidad.
El uso energético de la biomasa residual (salvo en el caso de los subproductos
industriales) resulta más atrayente por las ventajas sociales y medioambientales asociadas
que por el balance energético y económico de su aprovechamiento. La utilización de estos
recursos disminuye el riesgo de plagas y enfermedades en masas forestales y campos de
cultivo, favorece la regeneración natural de los bosques, motiva la reforestación de grandes
áreas ahora prácticamente desérticas, aumenta la renta en el medio rural y evita
movimientos de población en este medio relacionados con la escasez de alternativas
laborales y el abandono de tierras de cultivo.
Para que la biomasa pueda considerarse una energía renovable debe asegurarse que
la sostenibilidad de los recursos no se pone en peligro, por este motivo, para que el uso de
estos recursos presente ventajas se debe analizar en cada caso la conveniencia e
intensidad de los trabajos silvícolas, de la extracción de los residuos agrícolas, etc. El
objeto de los trabajos forestales debe ser mejorar la calidad de las masas y aumentar tanto
la riqueza del monte como la superficie forestal. La extracción de los residuos agrícolas no
debe empobrecer el terreno y debe suponer ventajas para el agricultor. Para evitar la
disminución de los nutrientes del suelo se ha de mantener el aporte orgánico que produce
la descomposición de parte de estos recursos (hojas, ramas, pajas de cereal, etc.), que no
deben sustituirse por abonos de origen industrial.
En este momento la energía procedente de la biomasa constituye únicamente el 3%
del consumo energético total en la Unión Europea con una contribución total de 44,8 Mtep.
En determinados estados miembros este porcentaje de participación es muy superior, en
Austria el 12%, en Finlandia un 23% y en Suecia un 18%. Para el 2010 se prevé una
contribución adicional de 90 Mtep que se obtendrán de la utilización de los residuos de la
industria forestal, de la agricultura, de la silvicultura, de las aguas residuales y de los
nuevos cultivos energéticos.
UN RECURSO DE FUTURO
El aprovechamiento energético de los residuos forestales, la utilización de ciertos
residuos industriales, preferentemente agrícolas, el elevado número de residuos
ganaderos, cuya alta disposición plantea un grave problema medioambiental, y la
existencia de áreas potenciales para contemplar explotaciones agroenergéticas, mediante
el cultivo de chopos a rotación corta o de plantas destinadas a producir biocombustibles,
hacen de la biomasa un recurso energético de futuro en Aragón.

El consumo de biomasa se centra mayoritariamente en el sector industrial (64%),
especialmente en la producción de pasta, papel y cartón, así como en la transformación de
madera y corcho. En el sector doméstico, es utilizada como fuente energética para la
calefacción de viviendas, especialmente en las zonas de carácter rural.
La Hoya de Huesca (por los residuos procedentes del cultivo de maíz y trigo),
Monegros (maíz), La Litera (trigo) y Jacetania (cortas maderables), en Huesca; la Sierra de
Albarracín (leñas y cortas maderables), la comarca del Jiloca (maíz) y el Bajo Aragón (trigo
y residuos del olivo), en Teruel; Ejea de los Caballeros (trigo, maíz y purines) y el área de
influencia de Zaragoza (trigo, maíz y residuos animales) son las zonas con mayor potencial
de recursos energéticos aprovechables por biomasa en Aragón.
CLASES
Existen diferentes tipos o fuentes de biomasa. Una de las clasificaciones más aceptada es
la que los agrupa en tres categorías diferentes, en función del origen de los residuos que
proporcionan la fuente energética.
Subproductos de la industria de transformación de la madera
• La biomasa naturales la que se produce o genera de forma espontánea en la
naturaleza, sin ningún tipo de intervención humana. Este recurso es el más utilizado en
ciertas zonas rurales, sobre todo en países subdesarrollados o en vías de desarrollo.
Plantas secas y hojarasca son un claro ejemplo de este tipo de recurso energético.
• La biomasa residual incluye todos los subproductos que no tienen utilidad en las
actividades forestales, agrícolas, ganaderas, en los procesos de industrias

agroalimentarias y de transformación de la madera, así como la fracción orgánica de
los residuos sólidos urbanos. Los residuos ganaderos como los purines, los agrícolas
como la paja de cereal, las cáscaras de frutos secos, el orujillo de oliva, las leñas
procedentes de podas de frutales, los restos forestales procedentes de la limpieza o de
la explotación tradicional de los bosques y los subproductos obtenidos en las empresas
de transformación de la madera son combustibles ampliamente utilizados para la
producción de calor y/o electricidad. Su utilización con fines energéticos puede paliar
ciertos problemas medioambientales ocasionados por su acumulación y/o eliminación.
• Los cultivos energéticos son explotaciones agrícolas diseñadas con la única finalidad
de producir biomasa transformable en combustible, bien para automoción (combustible
de características similares a los derivados del petróleo) o bien para producir calor y/o
energía eléctrica. Se seleccionan por su capacidad de producción de materia vegetal
con los mínimos cuidados posibles, sin importar que la producción sea apta para
consumo alimentario. El cultivo de grandes extensiones de plantas herbáceas, como el
cardo, el maíz, la remolacha o la caña de azúcar, y las explotaciones a corta rotación
de especies leñosas, como el chopo, el eucalipto, las acacias, el plátano o las
coníferas, son la fuente principal de este tipo de biomasa.
CULTIVOS
Cáscaras de frutos secos, como la almendra pueden aprovecharse
A partir de la crisis energética del petróleo, se comenzó a considerar la posibilidad de que
el sector agrario produjese energía mediante el cultivo de ciertas especies vegetales, los
denominados cultivos "energéticos". Esta agricultura tiene como única finalidad la producción
de biomasa transformable en combustible de manera rentable. Esto implica que la cantidad de
energía obtenida al trasformar la cosecha debe ser superior a la cantidad de energía invertida
en su producción, siembra, cultivo, recolección y transformación. Es decir, que el coste por
unidad de energía obtenida resulte competitivo con otros combustibles.
La posibilidad de producir biomasa con gran rendimiento por unidad de superficie y a bajo
coste supone una alternativa a los cultivos productores de excedentes alimentarios o poco
rentables. Los cultivos energéticos pueden ser utilizados en tierras pobres (con lo que se evita
la deforestación y se recupera el suelo) o abandonadas. Las especies destinadas a este tipo de
cultivos pueden ser de tipo herbáceo (caña de azúcar, remolacha, cardo, sorgo) o leñoso
(chopo, eucalipto, acacia y sauce). En el área mediterránea, el cultivo más interesante entre los
herbáceos es el cardo, mientras que el chopo, manejado como cultivo forestal de rotación
corta, es el más productivo entre los leñosos.
Las explotaciones en rotación corta emplean especies de crecimiento rápido, con
capacidad de rebrote y alta productividad de biomasa. Se utilizan densidades de plantación
muy elevadas, incluso superiores a 10.000 pies por hectárea. Una vez transcurridos dos años
desde la plantación se cortan y, en el rebrote, algunas especies producen de tres a cinco tallos

por cada uno talado. Los cortes se repiten en ciclos que pueden variar de dos a cinco años. El
objetivo no es la producción de madera de gran grosor, sino la obtención de la mayor cantidad
de materia posible sin importar su tamaño.
El cardo puede producir en condiciones de secano entre 15 y 30 toneladas de materia seca
por hectárea y año y el chopo entre 15 y 20 para un turno de corta de cinco años y una
densidad de plantación de 10.000 pies por hectárea.
CÓMO APROVECHAR LA ENERGÍA
Aplicaciones térmicas
Quemar residuos forestales y agrarios para generar calor es el proceso más conocido y
extendido de la biomasa. La combustión es una reacción química en la que se combina el
oxígeno del aire con los distintos elementos oxidables del combustible para dar lugar a un
desprendimiento de calor. Una combustión económica sólo se consigue cuando se oxidan
totalmente todos los elementos combustibles. Por este motivo, y para conseguir que todas las
partículas se quemen, se trabaja con exceso de aire. Los combustibles biomásicos se
caracterizan por su alto contenido en volátiles. Cerca del 65% del poder calorífico del
combustible puede estar contenido en sus volátiles. Estos compuestos se desprenden al
introducir el combustible en el hogar y arden en fase gaseosa produciendo llamas largas. Por
este motivo, las cámaras de biomasa han de ser más altas que las tradicionales para carbón o
combustibles líquidos. Con los equipos que en la actualidad existen en el mercado se pueden
conseguir eficiencias de combustión muy elevadas, pudiendo alcanzar hasta el 95% si se
acoplan equipos de recuperación de calor.
Gasificación
La gasificación es un proceso de combustión incompleta que se origina cuando la biomasa
se somete a temperaturas de entre 600 y 1.500ºC en una atmósfera pobre en oxígeno. La
oxidación parcial del combustible, al aportarle exclusivamente entre el 25 y el 30% de la
cantidad necesaria para la combustión, hace que una parte del combustible se queme y genere
el calor necesario para que el restante se descomponga térmicamente. El producto que se
obtiene es un gas combustible constituido por CO, hidrógeno y metano y que retiene la gran
mayoría del poder calorífico de los residuos.

La gasificación engloba la descomposición térmica de la materia orgánica y la acción del
gas, que reacciona con el residuo procedente de esa descomposición térmica. El gas obtenido
está lejos de cumplir las especificaciones requeridas por las turbinas de gas y
motogeneradores, tanto en el contenido de metales alcalinos, como de partículas y alquitranes.
Por este motivo, antes de su paso a la unidad de generación eléctrica, es necesaria la
utilización de un sistema que limpie el gas de esos componentes.
Generación de energía eléctrica.
Para obtener electricidad a partir de biomasa pueden completarse los procesos de
combustión y gasificación añadiendo una turbina de gas o de vapor o un motor-generador o
bien, cuando la biomasa está húmeda, realizar una digestión anaerobia. El alto contenido en
agua y posible carácter contaminante de purines, lodos de depuradora, despojos animales en
mataderos... dificulta la obtención directa de la energía acumulada en su interior. Para lograrlo
hay que someter a la biomasa a procesos biológicos que generen subproductos estabilizados
con valor fertilizante: compostaje, para abono, y digestión anaerobia, para obtener electricidad.
En este último, la materia orgánica se degrada en ausencia de oxígeno por la actividad de unos
microorganismos, transformándose en un gas de alto contenido energético y en otros
productos que contienen componentes minerales y compuestos de difícil degradación. CO2 y
metano forman principalmente el biogás. Tras un proceso de eliminación del ácido sulfhídrico,
el gas se introduce en un quemador para producir calor o en un sistema motor-generador para
producir electricidad y calor.
Mariano Candial :.Motor-Generador en la depuradora de la Almozara

Biocarburantes
Los biocarburantes son combustibles de procedencia vegetal aptos para su funcionamiento
en motores de combustión interna. Cultivos de amplia tradición agrícola, fundamentalmente
cereales y oleaginosas, pueden destinarse a la generación de combustibles y aditivos de
combustibles para motores de automoción. Los compuestos obtenidos, denominados
biocarburantes, se pueden emplear directamente en motores de combustión interna con un
comportamiento similar al de los combustibles fósiles tradicionales.
Existen dos grupos de biocarburantes: los provenientes de especies oleaginosas y los que
tienen su origen en alcoholes y sus derivados. Al primer grupo pertenecen los aceites vegetales
(aceite de girasol y de colza) y el biodiesel (mezcla de varios ésteres metílicos), que se
emplean en motores de encendido por compresión (motores diesel); mientras que el bioetanol,
obtenido a partir de la fermentación de cultivos ricos en azúcar, y su derivado, el etil-ter-butil
éter, se emplean en motores de encendido provocado por chispa (motores Otto) y son los más
representativos dentro de los originados a partir de alcoholes.