Dos son las fuentes de energía renovable más rentables y amables con el desarrollo natural del medio: la solar y la biomasa. Las necesidades del ser humano hacen inevitable la consunción de diferentes productos agrícolas que arrojan toneladas de residuos orgánicos, generalmente desechados por su falta de utilidad.
Christopher M. García
Es indudable que la radiación solar es la fuente de energía alternativa más viable, económica y verde del planeta, por no mencionar su virtual perennidad. No obstante, en algunas aplicaciones se han buscado fuentes energéticas diferentes, debido a que la cantidad de luz solar en diversos sitios es insuficiente o simplemente nula.
Por otro lado, los remanentes generados por las actividades agroindustriales y las prácticas de consumo humano han constituido un problema de “basura” en la mayoría de las naciones del mundo, pues su cantidad impide disponer de ellos con eficacia y sin dañar al medio. Hasta hace poco, Austria y Alemania se encontraban en la cima de la implementación de sistemas que funcionan por biomasa; recientemente, diversos investigadores y desarrolladores en la nación ibérica han comenzado a emplear estos residuos para generar calor en los hogares de los ciudadanos españoles.
En términos generales, la biomasa se define como la energía solar que la vegetación transforma en materia orgánica, la cual puede recobrarse mediante combustión directa o conversión de la materia en otros combustibles. Con esto en mente, se puede intuir que prácticamente todo residuo proveniente de la flora o la fauna es proclive de emplearse en un generador por biomasa.
Para fines prácticos, los residuos potencialmente útiles para su empleo en sistemas por biomasa se dividen en tres categorías: remanentes de bosques, residuos agrícolas y deyecciones y camas de ganado, y los cultivos energéticos. De las tres, solamente los residuos de madera son realmente explotados como recurso energético hasta la fecha.
El empleo de los bosques para cubrir la demanda de energía sólo es razonable en países donde su densidad territorial y la de la población son muy bajas; es decir, el llamado Tercer mundo. En España –nación por demás carente en maderas–, únicamente es posible aprovechar los desechos de la corta, saca y limpia de las explotaciones forestales (leña, ramaje, follaje, entre otras).
En lo que respecta a los residuos agrícolas y a las deyecciones y camas de ganado, su potencial bioenergético es sustancial, aunque su utilidad para la generación no siempre es apropiada. En las naciones que se valen de esta fuente, sólo resulta recomendable emplear la paja de los cereales cuando retirarla del suelo no afecta notoriamente la fertilidad de éste. Las deyecciones y camas de ganado resultan benéficas cuando no se emplean en gran medida como fertilizantes en las labores agrícolas.
Finalmente, los cultivos energéticos son la opción menos viable, dado que su implementación para fines de generación los haría competir con la producción de alimentos y otros materiales necesarios, como la madera. Además, cuando esta estrategia se piensa para las regiones templadas, resulta menos favorable aún, debido a que los procesos fotosintéticos en dichas zonas son menores, que en las áreas de clima tropical. No obstante, las dificultades por la competencia entre cultivos encuentran solución si se habla de cultivos acuáticos. Entre ellos, la planta más prometedora desde el punto de vista energético es el Jacinto de agua, cuya productividad de biomasa es de las más elevadas en el reino vegetal (100 toneladas de materia seca por hectárea, cada año). Ciertas algas microscópicas (micrófitos) constituyen otro elemento aprovechable, pues ofrecen la ventaja del cultivo continuo.
Transformación de la biomasa
Las alternativas de biomasa pueden convertirse en fuentes de energía mediante dos métodos específicos: un proceso termoquímico y un proceso biológico. Al aplicar cada uno de los métodos por separado, se obtienen resultados diferentes, de modo que las necesidades o tecnologías que se empleen funcionarán con base en los objetivos que se pretendan conseguir.
El método termoquímico se basa en el empleo de calor como elemento de transformación de la biomasa y se utiliza, sobre todo, para los residuos secos, como la madera y la paja. Los procesos mediante los cuales se aplica la fuente de calor se conocen como combustión y pirólisis. El primero implica la oxidación de la biomasa por efecto del oxígeno en el aire; mediante éste, se libera simplemente agua y gas carbónico. Se emplea, principalmente, en los sistemas de calefacción doméstica y en la producción de calor industrial.
La pirólisis, por su parte, se refiere a la combustión incompleta de la biomasa en ausencia de oxígeno, a una temperatura de 500 grados centígrados. Esta técnica se utiliza desde hace largo tiempo para la obtención de carbón vegetal. No obstante, la pirólisis conlleva la liberación de un gas pobre, mezcla de dióxido y monóxido de carbono, hidrógeno e hidrocarburos ligeros. Sin importar su debilidad, este tipo de gas puede emplearse para la locomoción de vehículos, motores a diesel o para la generación de electricidad. Además de estas opciones, el gas liberado puede servir como base para la síntesis de metanol, un alcohol que puede ser sustituto adecuado para la alimentación de motores de explosión, que usan carburol.
Por el lado de los métodos biológicos, la fermentación con alcohol es una de las técnicas más antiguas empleadas en los azúcares, la cual también es útil con el almidón y la celulosa, siempre y cuando exista una previa hidrólisis (desdoblamiento por acción del agua de la molécula de ciertos compuestos). Sin embargo, la destilación para obtener alcohol etílico precisa un gasto elevado de energía; por lo cual, la transformación de biomasa en etanol y su posterior utilización en motores de explosión arroja un balance mundial dudoso.
La fermentación metánica, en cambio, es la digestión anaerobia de la biomasa por acción de bacterias, proceso muy útil para la transformación de biomasa húmeda (con más de 75 por ciento de humedad relativa). La celulosa, sustancia principal que se degrada en gas en los fermentadores o digestores, contiene gas carbónico y metano en una proporción de 40 y 60, respectivamente. El mayor obstáculo reside en la necesidad de mantener la temperatura de los equipos encargados de la fermentación entre 30 y 35 grados centígrados.
Entre las ventajas más sobresalientes de la biomasa, se halla la facilidad de almacenamiento de su energía, en comparación con otro tipo de fuentes renovables, como la solar y la eólica, pues la energía química contenida en ella se encuentra disponible en todo momento para su uso; su virtual renovación indefinida si se contrasta con lo efímero de los combustibles fósiles, además de que las superficies acuáticas y terrestres disponibles son una consideración infaltable, sobre todo cuando se toman en cuenta las desventajas de fuentes como la solar, cuya eficacia depende de la incidencia de radiación, ausente o débil en muchas regiones del planeta.
Sistemas de calefacción
En fechas recientes, este tipo de fuente renovable ha obtenido mayor auge dentro de la industria de la climatización residencial, lo que ha dado paso al desarrollo de sistemas que la emplean para brindar calefacción a casas habitación de uno o pocos pisos, debido a que su potencia asciende a unas cuantas decenas de kW.
Al igual que las calderas comunes, que emplean combustibles fósiles para su funcionamiento, éstas someten a la biomasa a un proceso de combustión. La leña sigue siendo la fuente de biomasa más empleada en este tipo de sistemas. Desde el momento en que no se emplea la tanatomasa para la extracción de energía, sus bondades con el ambiente son inmediatas, ya que la liberación de gases nocivos para el medio se reduce de manera significativa.
La alimentación de la masa combustible puede realizarse de diferentes maneras, dependiendo del sistema con que cuente la caldera. Una de ellas es mediante un depósito interno que echa mano de un tornillo sinfín o sistemas de succión para dar paso a la biomasa. Otra posibilidad sería contar con un silo exterior que alimente al equipo a través de una tolva; también, para esta opción, se encuentra disponible el silo de piso móvil, empleado en procesos industriales.
En las ciudades europeas, las residencias para ancianos se han visto favorecidas por el auge de esta tecnología. En fechas recientes, la empresa MP Biomasa, la Agencia Andaluza de la Energía y la Diputación Provincial de Jaén firmaron un contrato para el desarrollo de un proyecto en el Centro de Estancia de Enfermos de Alzheimer “La Estrella”, con el cual se asegura el diseño del proyecto, la instalación de la caldera y el suministro de la biomasa necesaria para los siguientes cinco años.
La climatización de albercas también ha obtenido beneficios de esta tecnología, puesto que la calefacción del agua en ellas es una de las posibilidades que ofrecen los sistemas de calderas. En la provincia de Cazorla, España, ya se encuentra funcionando la primera alberca techada con calefacción por biomasa. Cuenta con un sistema de calentamiento de agua y de climatización, los cuales trabajan a base de huesos de aceituna, sin mencionar que es la primera instalación en todo el país ibérico que presenta tales características. La potencia nominal de la caldera asciende a 581 kW. El ahorro previsto se estima en 65 por ciento, en comparación con otros tipos de sistemas convencionales, además de que mantiene la temperatura del agua entre 28 y 29 grados centígrados y el ambiente entre 30 y 31.
En Latinoamérica, los principales países que han aprovechado la generación de energía por biomasa son Colombia, Argentina y, recientemente, Cuba. En el caso de la república insular, los proyectos que utilizan este tipo de fuente energética han planteado un sendero sumamente ambicioso de generación y suministro, al grado de plantearse la posibilidad de cubrir la totalidad del consumo energético de sus actividades productivas.
A pesar que en la mayoría de los países del continente americano el potencial de generación por biomasa es muy bajo si se le compara con otro tipo de fuentes, la presencia constante y en grandes cantidades de residuos agrícolas, así como los provenientes del consumo urbano y la industria maderera, aportan una posibilidad promisoria para las tecnologías de calefacción, debido a su alta concentración energética.
