Introducció
La biomassa és una font d’energia procedent de manera indirecta d’el sol i pot ser considerada una energia renovable sempre que se segueixin uns paràmetres mediambientals adequats en el seu ús i explotació.
la formació de biomassa a partir de l’energia solar es du a terme pel procés denominat fotosíntesi vegetal que al seu torn és desencadenant de la cadena biològica. Mitjançant la fotosíntesi les plantes que contenen clorofil·la, transformen el diòxid de carboni i l’aigua, productes minerals sense valor energètic, en materials orgànics amb alt contingut energètic i al seu torn serveixen d’aliment a altres éssers vius. La biomassa mitjançant aquests processos emmagatzema a curt termini l’energia solar en forma de carboni. L’energia emmagatzemada en el procés fotosintètic pot ser posteriorment transformada en energia tèrmica, elèctrica o carburants d’origen vegetal.
Depenent de si els materials orgànics resultants han estat obtingudes a partir de la fotosíntesi o bé són resultat de la cadena biològica es poden distingir dos tipus de biomassa:
- biomassa vegetal: Resultat directe de l’activitat fotosintètica dels vegetals.
- biomassa animal: s’obté a través de la cadena biològica dels éssers vius que s’alimenten de la biomassa vegetal.
Les biomasses vegetals i animals produïdes no són utilitzades per l’home en la seva totalitat el que comporta la generació de residus sobrants de la mateixa . També s’expulsa a la naturalesa gran part de la biomassa utilitzada. El conjunt dels residus orgànics de producció o consum de la biomassa reben el nom de “biomassa residual”, també aprofitada en l’obtenció d’energia. Aquests residus de biomassa fossilitzats al llarg de el temps constitueixen la “biomassa fòssil”, concepte que engloba als anomenats combustibles fòssils que actualment coneixem, carbó, petroli, gas natural, etc.
Per tant, la biomassa energètica pot definir-se com matèria orgànica, d’origen vegetal o animal, incloent els materials procedents de la seva transformació natural o artificial i els residus generats en la seva producció i consum.
a Espanya la biomassa és un recurs abundant, existint empreses subministradores de la mateixa repartides per tot el territori nacional amb nivells d’exportació elevats en alguns tipus com l’os d’oliva.
Aplicació directa de la biomassa: Residus i cultius energètics
És la forma d’ús tradicional de la biomassa en la qual s’obté energia med iante combustió directa, és a dir, la biomassa s’utilitza com a combustible.
Podem utilitzar dos tipus de fonts de biomassa:
- Els residus
- Els cultius energètics
residus
la biomassa residual conformada per residus de caràcter orgànic disposa d’un gran potencial per a la generació d’energia. Es pot produir de manera espontània a la natura o com a conseqüència de l’activitat de l’home, agrícola, forestal i industrial.
Els residus poden ser classificats en funció de el sector que els genera en els següents tipus:
Residus agraris
Són el resultat de l’activitat agrària humana i segons el seu origen es denominen:
- Residus agrícoles: Són restes i sobrants de cultius com per exemple la palla dels cereals, poda d’arbres i vinyes, etc.
- residus forestals: Són els residus generats en la neteja de les explotacions forestals com llenya, brancatge, etc. a més de restes de fusta de muntanyes i boscos.
- Residus ramaders: Es refereixen principalment a excrements d’animals en explotació ramadera.
Residus industrials
Són aquells residus derivats de la producció industrial amb possibilitats de generació de biomassa energètica residual, com la indústria de manufacturació fusta o agroalimentària.
residus urbans
Són residus de caràcter orgànic produïts diàriament i en grans quantitats en els nuclis urbans de població podent-se distingir dues formes dels mateixos:
- Residus sòlids urbans: Materials biodegradables sobrants de l’cicle de consum humà.
- Aigües residuals urbanes: Elements líquids procedents de l’activitat humana, la part sòlida conté una quantitat rellevant de biomassa residual encara que existeixen algunes dificultats en la depuració de l’material sobrant.
Cultius energètics
Els cultius energètics són plantes cultivades amb l’objectiu de ser aprofitades com a biomassa transformable en combustible. És una faceta agrícola encara en experimentació i per això existeixen a dia d’avui nombrosos interrogants sobre la seva viabilitat econòmica i els impactes de caràcter mediambiental i social que pot produir.Hi ha diversos tipus de cultius que poden ser utilitzats amb finalitats energètiques i que poden ser classificats en els següents grups:
Cultius tradicionals:
Originalment destinats a fins alimentaris amb necessitat de condicions climatològiques favorables i terrenys fèrtils el que fa que només es considerin viables com a fonts energètiques en l’ús d’excedents de la seva producció. És el cas de la canya de sucre, els cereals, etc.
Cultius poc freqüents:
Algunes espècies silvestres amb possibilitat de ser cultivades en condicions desfavorables, en terrenys no fèrtils i amb fins no alimentaris, com el card, les falgueres, etc.
Cultius aquàtics:
encara en fase experimental encara que amb un gran potencial de superfície productiva.
cultius de plantes productores de combustibles líquids:
plantes que generen determinades substàncies que amb tractaments senzills poden es transformades en combustibles. Exemple d’ella poden ser les palmeres, jojoba, etc.
Aplicació indirecta de la Biomassa
La biomassa també pot ser utilitzada d’una manera indirecta convertint-la, mitjançant una sèrie de tècniques de transformació , en nous recursos energètics, productes industrials substitutius dels combustibles fòssils, encara que molts d’aquests mètodes de conversió es troben en fase d’experimentació.
Processos de transformació de biomassa en energia
Cada un dels diferents tipus de biomassa requereix diferents tècniques de transformació es poden dividir en dos grups:
mètodes termoquímics
la calor és la font de transformació principal i són els mètodes utilitzats en la transformació de la biomassa seca (principalment palla i fusta). Es basen en l’aplicació d’elevades temperatures i es poden distingir dos tipus de processos segons la quantitat d’oxigen aportada en els mateixos:
- Combustió: Aplicació d’elevades temperatures amb excés d’oxigen. La combustió directa o oxidació completa de la biomassa a l’barrejar-se amb l’oxigen de l’aire alliberant en el procés diòxid de carboni, aigua, cendres i calor. Aquest últim és utilitzat per a la l’escalfament domèstic o industrial o per a producció d’electricitat.
- Gasificació / Piròlisi: Aplicació d’elevades temperatures amb quantitats limitades o nul·les d’oxigen, que no permeten la combustió completa, alliberant al procés monòxid i diòxid de carboni, hidrogen i metà. El resultat és l’obtenció de gasos, líquids o sòlids (pe carbó vegetal) amb contingut carbònic que poden ser utilitzats com a energia útil.
Mètodes biològics o bioquímics
Diversos tipus de microorganismes contribueixen a el procés de degradació de les molècules de matèria de biomassa humida en compostos simples de gran contingut energètic per mitjà de dos tipus de tècniques:
- Fermentació alcohòlica: procés que consisteix en la transformació de l’carboni acumulat en les plantes, com a conseqüència de l’energia solar, en alcohol per mitjà de fermentació en diferents fases segons el tipus de biomassa. La fase de cost energètic més elevat és la de destil·lació que contribueix al fet que el balanç energètic de la tècnica pot no complir els paràmetres renovables. Els productes obtinguts són biocarburants com el bioetanol o el biodièsel, utilitzats com a combustibles alternatius als fòssils.
- Fermentació metànica o digestió anaeròbia: Procés de fermentació microbiana amb absència d’oxigen de què generant gasos com el metà i el diòxid de carboni. S’utilitza principalment per a la fermentació de la biomassa humida de l’tipus de residus ramaders o aigües residuals urbanes, sent el producte combustible final obtingut el biogàs.
Els combustibles obtinguts mitjançant els processos de transformació abans esmentats presenten els següents avantatges mediambientals respecte als combustibles convencionals:
- El contingut en sofre dels gasos de la seva combustió és escàs.
- No alliberen partícules en la seva combustió
- la producció de cendres és reduïda.
- Contribueixen a la conservació de el cicle de el CO2.
Consideracions ambientals en l’aprofitament de la biomassa
És fonamental que s’estableixin pautes que assegurin un correcte desenvolupament de l’potencial de la biomassa sense donar lloc a altres problemes ambientals. L’objectiu ha de ser impulsar aquelles formes d’aprofitament que siguin sostenibles i ambientalment acceptables, descartant altres que siguin perjudicials per al medi ambient.
La biomassa és part de el cicle natural de l’carboni entre la terra i l’aire.Perquè la biomassa energètica es consideri energia renovable , l’emissió neta de carboni de l’ cicle haurà de ser zero o negativa, és a dir, el carboni absorbit en el procés total ha de ser igual o major a l’emès a l’atmosfera en els processos de generació de la energia.
Així mateix , l’anàlisi de l’ balanç energètic de l’ cicle és fonamental per comprovar que aquest sigui positiu , és a dir , el rendiment energètic obtingut de la biomassa ha de ser igual o més gran que la suma de l’energia no renovable utilitzada en el procés de producció generació i transport de la mateixa.
Com a criteri general es prioritzaran els recursos excedents enfront de la nova producció dels mateixos potenciant els sistemes a petita escala i propers a la producció dels recursos , tenint en compte que el dimensionat de les instal·lacions s’haurà realitzaren funció de la disponibilitat de el recurs biomassa i no a l’ inrevés.