Los seres humanos han usado la bioenergía desde que empezaron a dominar el fuego por lo tanto se considera como uno de los tipos de energía natural más antiguos. En la actualidad la bioenergía es parte de varias industrias y se encuentra en un constante crecimiento siendo una excelente alternativa al uso de combustibles fósiles y una excelente fuente de energía renovable.
¿Qué es la bioenergía?
La bioenergía también conocida en varios países como biocombustibles, se considera una energía derivada de la biomasa, es decir que es un tipo de energía limpia de origen vegetal y animal, además, se considera como un tipo de energía renovable.
En el pasado era muy común que los seres humanos usaran al estiércol, el pasto y la madera como productos para generar bioenergía, hoy en día se ha reducido esta práctica, pero son buenos ejemplos para saber de dónde proviene esta energía.
En la actualidad el mayor porcentaje de materia prima de biomasa se transforma en biocombustibles o bioenergía como: etanol (alcohol) y biodiesel (un aceite). Las materias primas se clasifican en primera, segunda y tercera generación; estas materias primas se clasifican en primera, segunda y tercera generación.
Clasificación de la bioenergía
La bioenergía se clasificará de acuerdo con el origen de sus materias primas de la siguiente manera:
Bioenergía de primera generación: Se crea biocombustibles a partir de cultivos alimentarios, como maíz, caña de azúcar y maíz para etanol, y la materia prima del biodiésel proviene de aceites vegetales como el aceite de soja y el aceite de canola.
Bioenergía de segunda generación: Se crea biocombustibles a partir de materiales celulósicos (hechos de celulosa, también conocidas como moléculas de azúcar complejas) como algodón, madera, hierbas y fibras vegetales.
Bioenergía de tercera generación: Se produce energía que proviene de las algas.
La bioenergía se está convirtiendo en una alternativa eficiente, renovable y popular que reemplaza a los combustibles fósiles, además, la tecnología que la genera está avanzado a pasos gigantes.
Los científicos están explorando la tecnología de producción de biocombustibles que utiliza desechos para crear bioenergía más avanzada. Por ejemplo, la basura, la grasa animal y el aceite de cocina quemado se procesan para fabricar biocombustibles líquidos y bioenergía limpia.
¿De dónde viene la bioenergía? Ejemplos
De manera sencilla la bioenergía proviene del procesamiento de la biomasa, considerada como la última batería de almacenamiento químico. La biomasa siendo la materia prima de la bioenergía se genera desde materiales vegetales que hacen fotosíntesis; la fotosíntesis es el proceso natural en el cual las plantas convierten la luz solar, el dióxido de carbono y el agua en oxígeno y glucosa.
En síntesis, la bioenergía proviene de la biomasa y algunos ejemplos de biomasa son:
- Bolitas de madera, briquetas, pellets, astillas de madera, aserrín, leña y licor negro (un residuo tóxico de las fábricas de pulpa y papel).
- Plantas herbáceas, pasto varilla, soja, caña de azúcar, algas, maíz y los residuos del cultivo y procesamiento de alimentos.
- Productos de papel, algodón y lana, así como residuos de alimentos, de jardín y de madera.
- Estiércol animal y aguas residuales humanas.
Las briquetas de biomasa son un ejemplo de bioenergía; son hidrofóbicos (altamente repelentes al agua) e ideales para el almacenamiento en condiciones húmedas. Estos materiales se queman rápidamente y se usan para combustión directa o combustión conjunta en la producción de electricidad a través de turbinas impulsadas por vapor. La electricidad está entonces disponible para la industria o calefacción.
El aceite de pirólisis, un tipo de alquitrán conocido como biocrudo o bioaceite, se quema para generar electricidad. Los científicos están estudiando su uso como alternativa al petróleo. El aceite de pirólisis también es un ingrediente en plásticos y otros combustibles.
El biocarbón es un tipo de carbón vegetal rico en carbono que se utiliza en la agricultura. Ocurre naturalmente en áreas que han experimentado incendios forestales y sirven para enriquecer el suelo, absorber carbono y evitar la lixiviación del suelo.
¿Cómo se produce la bioenergía?
La producción de bioenergía incluye la combustión directa (quema) y la conversión termoquímica, química y biológica. La conversión termoquímica crea combustibles sólidos, líquidos y gaseosos, mientras que la conversión química y biológica generan combustibles líquidos y gaseosos.
Hay algunos métodos de conversión termoquímica:
- La pirólisis: calienta las materias primas de biomasa a 800–900 ℉ (400–500 ℃) casi al vacío.
- El tratamiento hidrotermal: produce bioaceite a través de una pirólisis rápida, utilizando un catalizador a alta presión.
- La gasificación: calienta la materia prima a 1400–1700 ℉ (800–900 ℃) e incluye oxígeno libre o vapor. El resultado es el gas de síntesis, también llamado syngas, un gas rico en hidrógeno.
Mos más interesados en el gas sintetizado (Syngas) son los productores de biodiesel. También es posible extraer el hidrógeno del gas sintetizado en celdas de combustible.
El gas natural renovable se produce a través de un proceso de conversión biológica llamado fermentación.
La producción de biogás o biometano se produce en plantas de tratamiento de aguas residuales o en granjas y ganaderos que utilizan digestores anaeróbicos. La fermentación también produce etanol.
¿Para qué sirve la bioenergía?
En todo el mundo, el estiércol animal, la turba y la madera todavía proporcionan a muchas personas bioenergía sostenible para cocinar y calentarse. Afortunadamente, las tecnologías de bioenergía han avanzado considerablemente desde los días de las fogatas y las lámparas de alcohol.
En 2020, la biomasa representó alrededor del 4,9% del consumo total de energía primaria de los Estados Unidos. Un poco más de la mitad de esa cantidad provino de la madera y sus derivados. Excepto por una pequeña porción derivada de los desechos municipales, la producción de energía restante provino de biocombustibles con etanol como fuente principal de biocombustible.
La bioenergía tiene muchas aplicaciones: calor, combustibles líquidos, combustibles para el transporte y generación de energía. La bioenergía se puede usar directamente (calor y electricidad) o indirectamente (biocombustibles) dependiendo del uso final. El sector industrial y el transporte son los que más consumen la bioenergía, esto es bueno ya que como sabemos es una gran fuente de energía renovable y limpia.
Ventajas de la bioenergía
La principal ventaja de usar bioenergía es que se considera una fuente de energía renovable y limpia que comienza con la energía solar. Es renovable debido a que los árboles (proveen madera) son cultivados de forma sostenible y los cultivos energéticos vuelven a crecer comparativamente rápido y están disponibles como un suministro constante de materia prima de biomasa.
Otra ventaja es que las materias primas de biomasa compensan las emisiones de carbono porque secuestran dióxido de carbono como parte de la fotosíntesis, a veces incluso superando las emisiones de carbono liberadas cuando se procesan o utilizan las materias primas.
La energía de materia prima, almacenada dentro de la planta, está disponible bajo demanda. A menudo cultivados en tierras marginales, los cultivos de materia prima no compiten con otros cultivos agrícolas y proporcionan un hábitat para las especies locales.
Resumen de los beneficios de la bioenergía
- Emite pocas o ninguna emisión neta de gases de efecto invernadero.
- Es una forma útil de gestionar la eliminación de residuos de materias que de otro modo serían escombros.
- Tiene tecnología bien establecida que es capaz de entregar energía confiable.
- Puede almacenarse con una mínima pérdida de energía.
- Abunda dondequiera que haya cultivos agrícolas y silvicultura.
- Puede ayudar a estabilizar los suelos, mejorar la fertilidad del suelo y reducir la erosión.
- Puede generar tanto calor como electricidad en una central eléctrica de cogeneración.
Desventajas de la bioenergía
El uso de las tierras para el cultivo de materia prima de biomasa que sirve para generar bioenergía puede ser controversial. En la agricultura, los cultivos energéticos y los cultivos alimentarios a veces compiten por la tierra agrícola. El maíz es la principal materia prima para el etanol; también se cultiva para el ganado y el consumo humano.
La soya cuando se cultiva como una fuente de aceite vegetal para biocombustibles, suele afectar la disponibilidad para que la coman las personas y los animales.
La biomasa libera gases de efecto invernadero a la par que los combustibles fósiles, lo que contribuye a la mala calidad del aire, el cambio climático y el calentamiento global. Esos gases deben capturarse y reciclarse para evitar la contaminación del aire y mitigar el cambio climático. La gestión cuidadosa de las materias primas leñosas puede ayudar a capturar las emisiones de carbono.
De manera general el poder energético de la bioenergía es menor que la de los combustibles fósiles. El procesamiento de la biomasa en briquetas o gránulos aumenta su densidad energética y hace que el transporte sea económicamente más viable. Cualquiera que queme leña para calentarse sabe que la leña recién cortada no produce tanto calor debido a su alto contenido de agua.
Resumen de las desventajas de la bioenergía
- Es generalmente una fuente de energía más costosa en comparación con los combustibles fósiles, porque requiere más combustible para producir la misma cantidad de energía.
- Usa mucha madera de bosques naturales que puede conducir a la deforestación, y si la madera no se quema por completo, puede liberar partículas similares al hollín que pueden causar una contaminación del aire generalizada.
- Es criticado por algunos que creen que la tierra y los recursos hídricos utilizados para cultivos de biomasa estarían mejor dedicados a la producción de alimentos.
- Puede ser costoso si se tiene en cuenta el costo de recolectar, extraer, transportar y manipular la biomasa.
- Representa solo el uno por ciento de la combinación energética a nivel mundial y actualmente carece de la capacidad para proporcionar energía de carga base constante.
Soy ingeniero geólogo con experiencia y conocimiento en el área de exploración minera, hidrocarburos, evaluación de depósitos minerales metálicos y no metálicos, exploración de piedras preciosas y de metales preciosos, procesamiento de datos geológicos en software especializado y métodos de explotación de recursos naturales.
Además, tengo conocimiento en geología aplicada a la ingeniería geológica, donde se incluye el estudio de suelos, rocas y agua para la construcción de obras de ingeniería civil.