Definición de biomasa
La biomasa es la materia orgánica renovable que proviene de plantas y animales. La biomasa fue la mayor fuente de consumo energético anual de Estados Unidos hasta mediados del siglo XIX. La biomasa sigue siendo un combustible importante en muchos países, especialmente para cocinar y calentar en los países en desarrollo. El uso de combustibles de biomasa para el transporte y la generación de electricidad está aumentando en muchos países desarrollados como medio para evitar las emisiones de dióxido de carbono derivadas del uso de combustibles fósiles. En 2021, la biomasa proporcionó casi 5 cuatrillones de unidades térmicas británicas (Btu) y alrededor del 5% del uso total de energía primaria en Estados Unidos.
La biomasa contiene energía química almacenada procedente del sol. Las plantas producen biomasa mediante la fotosíntesis. La biomasa puede quemarse directamente para obtener calor o convertirse en combustibles líquidos y gaseosos renovables mediante diversos procesos.
La combustión directa es el método más común para convertir la biomasa en energía útil. Toda la biomasa puede quemarse directamente para calentar edificios y agua, para el calor de procesos industriales y para generar electricidad en turbinas de vapor.
Tecnología de la biomasa
La biomasa se utiliza para la calefacción de instalaciones, la generación de energía eléctrica y la combinación de calor y electricidad. El término biomasa engloba una gran variedad de materiales, como la madera de diversas fuentes, los residuos agrícolas y los desechos animales y humanos.
La biomasa puede convertirse en energía eléctrica mediante varios métodos. El más común es la combustión directa de materiales de biomasa, como los residuos agrícolas o los materiales leñosos. Otras opciones son la gasificación, la pirólisis y la digestión anaeróbica. La gasificación produce un gas de síntesis con un contenido energético utilizable al calentar la biomasa con menos oxígeno del necesario para una combustión completa. La pirólisis produce bioaceite al calentar rápidamente la biomasa en ausencia de oxígeno. La digestión anaeróbica produce un gas natural renovable cuando la materia orgánica es descompuesta por bacterias en ausencia de oxígeno.
Los distintos métodos funcionan aposta con diferentes tipos de biomasa. Normalmente, la biomasa leñosa, como las astillas, los pellets y el serrín, se quema o se gasifica para generar electricidad. Los residuos de rastrojo de maíz y paja de trigo se empacan para su combustión o se convierten en gas mediante un digestor anaeróbico. Los residuos muy húmedos, como los animales y los humanos, se convierten en un gas de contenido energético medio en un digestor anaeróbico. Además, la mayoría de los demás tipos de biomasa pueden convertirse en bioaceite mediante pirólisis, que puede utilizarse en calderas y hornos.
Producción de biomasa
Los biocombustibles -que incluyen la madera, la paja, el carbón vegetal, el etanol derivado del maíz y el biogás rico en metano- generan actualmente alrededor del 10% de la energía mundial, es decir, 53 exajulios1. La mayor parte se destina al calor, y el resto se utiliza para la electricidad y el transporte (véase “El impulso de la biomasa”). Pero los biocombustibles tienen el potencial de suministrar al menos una cuarta parte de las necesidades energéticas mundiales previstas de 623 exajulios para 2035 (ref. 2). Esto contribuiría a limitar el calentamiento global, a crear puestos de trabajo en las zonas rurales y a mejorar la seguridad energética. Para lograrlo, los países tendrán que acelerar drásticamente el desarrollo de las tecnologías de biocombustibles. Algunos países han hecho grandes progresos en este sentido, especialmente Suecia, Austria, Brasil y China. Muchos otros no están aprovechando al máximo sus recursos: en Australia, por ejemplo, se siguen quemando millones de toneladas de paja en los campos después de la cosecha cada año; estos “residuos” podrían utilizarse para generar energía. Brasil destila grandes cantidades de caña de azúcar en fermentación para obtener alcohol como combustible.
La energía de la biomasa, cómo funciona
A lo largo de la historia, el ser humano ha utilizado materia vegetal y animal para calentarse y cocinar. Hoy en día, los avances tecnológicos y la creciente demanda de energía por parte de la sociedad han hecho que se amplíe el papel de estos combustibles de biomasa. El término bioenergía, o biomasa, se refiere a cualquier materia orgánica de origen vegetal disponible de forma renovable, incluidos los cultivos y los árboles, los cultivos agrícolas para alimentos y piensos, los desechos y residuos de los cultivos agrícolas, la madera y los desechos y residuos de la madera, las plantas acuáticas, los desechos animales, los desechos municipales y otros materiales de desecho. Estas fuentes pueden proporcionar energía en forma de combustibles sólidos, líquidos o gaseosos y proporcionan alrededor del tres por ciento de toda la energía utilizada en Estados Unidos.
Los combustibles de biomasa obtienen su energía del sol. La fotosíntesis convierte la energía solar que golpea las hojas de las plantas en energía química, que se almacena en las propias plantas. Los animales que se alimentan de las plantas almacenan parte de esta energía en sus cuerpos; parte de ella también se vierte en el estiércol y otros desechos. Los combustibles de biomasa son un recurso renovable porque pueden ser sustituidos con bastante rapidez (tiempos que van desde una temporada de crecimiento hasta quizás una o dos décadas) sin agotar permanentemente los recursos naturales de la Tierra. En comparación, los combustibles fósiles como el carbón, el petróleo y el gas natural necesitan millones de años para producirse. Por tanto, la perforación y la extracción de combustibles fósiles no se consideran procesos renovables, ya que agotan los recursos de la Tierra a un ritmo que es millones de veces mayor que el de su reposición.