Concepto y clasificación

Entendemos por biomasa toda la materia orgánica que tiene su origen en un proceso biológico. A partir de la luz solar, la formación de biomasa vegetal, conocida como fitomasa, se lleva a cabo mediante el proceso de fotosíntesis gracias al que se producen moléculas de alto contenido energético bajo la forma de energía química. La biomasa también se refiere a los procesos de reciente transformación de la materia orgánica, tanto si se producen de forma natural como artificial. El hecho de que se trate de una transformación reciente, excluye de este grupo a los combustibles fósiles, como el carbón, el petróleo o el gas natural, cuya formación tuvo lugar hace millones de años.

Teniendo en cuenta la definición anterior de biomasa, ésta se puede clasificar, según su origen en:

• Biomasa natural: la que se produce en ecosistemas naturales. La explotación intensiva de este recurso no es compatible con la protección del entorno.
• Biomasa residual: incluye los residuos forestales y agrícolas, los residuos producidos por industrias forestales y agrícolas, los residuos sólidos urbanos y los residuos biodegradables como efluentes ganaderos, Iodos de depuradoras, aguas residuales urbanas, etc.
• Cultivos energéticos: realizados con el único objeto de su aprovechamiento energético, caracterizados por una gran producción de materia viva por unidad de tiempo.
• Excedentes agrícolas: constituidos por los productos agrícolas que no emplea el hombre.

En el proceso de fotosíntesis, las plantas verdes captan la energía solar gracias a la clorofila y, mediante un mecanismo electroquímico, transforman productos minerales, como el dióxido de carbono y el agua, en sustancias orgánicas y oxígeno por acción de la radiación solar. La materia orgánica obtenida, que posee un alto valor energético asociado a su estructura interna, se conoce como biomasa vegetal. En el proceso, la energía de la radiación solar se transforma en energía química. La transformación energética asociada a este proceso tiene un rendimiento bajo, ya que del conjunto de longitudes de onda del espectro solar, sólo la radiación solar comprendida en el rango de longitud de onda de 0,4 a 0,7 metros es válida para el proceso, lo que supone una cierta restricción. El rendimiento en el proceso de generación de biomasa a partir de energía solar es muy bajo, de tan sólo entre el 3 y el 5%.

Esto no es un grave problema, porque la gran cantidad de plantas repartidas por la Tierra, junto con la de C02 en la atmósfera y la radiación solar que llega a las plantas, permiten una producción anual de biomasa vegetal cifrada en 1,7×1011 toneladas, con un contenido energético cercano a 3×1021 julios, cifra que significa más de 10 veces el consumo de energía primaria en el mundo.

Durante siglos, la biomasa ha sido utilizada en el desarrollo de la civilización, tanto como fuente de energía como de alimentos imprescindibles en el desarrollo, así como en el desarrollo y formación de los seres vivos. Actualmente, sigue ofreciendo a la humanidad las sustancias básicas para su desarrollo aunque, como fuente de energía primaria, tiene un reparto muy desigual. En los países industrializados, el aprovechamiento de la biomasa se cifra en torno al 3-4%, mientras que en los países en vías de desarrollo constituye la principal fuente de energía.

La biomasa se puede usar, bien directamente a través de un proceso de combustión, o bien, transformándose en otras sustancias que a su vez se usan como combustibles. En general, este biocombustible no presenta unas buenas características comparado con los combustibles fósiles, porque tiene una baja densidad energética y una alta humedad, y no se puede almacenar durante mucho tiempo porque se deteriora. Sin embargo, su potencial es lo suficientemente elevado como para justificar el estudio y desarrollo de tecnologías que permitan un uso eficiente de la misma como fuente de energía.

Actualmente, la mayor parte de la biomasa vegetal se utiliza como alimento para el hombre y los animales, o como materia prima en la fabricación y obtención de diversas sustancias industriales. Con todas las aplicaciones asociadas a estos usos, no es posible aprovechar el 100% de la biomasa vegetal, y se genera una gran cantidad de productos orgánicos, considerados como sustancias desechables o residuos. A estas sustancias orgánicas, procedentes del uso, transformación y consumo de la biomasa vegetal o primaria, y que tienen un contenido energético importante, se las denomina biomasa residual.

Del conjunto total de la biomasa residual se puede diferenciar aquella que se origina en el proceso de alimentación del hombre y de los animales, que se denomina biomasa animal o secundaria.

El aprovechamiento de la biomasa residual puede ser directo, por medio de un proceso de combustión, o indirecto, sometiéndola a algún tratamiento o proceso de transformación que permita obtener sustancias más aptas para combustibles. En los últimos años se ha recurrido al cultivo de plantas con un alto valor energético con el único objetivo de ser empleadas como fuente de energía. A esta biomasa se la denomina cultivo energético y aunque ésta no resulte competitiva como fuente de energía primaria, las expectativas que ofrecen son muy interesantes por el gran potencial que suponen. Por último, además de la biomasa residual y de los cultivos energéticos, se debe considerar que los excedentes agrícolas, que muy a menudo constituyen un desecho, se pueden considerar como biomasa para ser aprovechada con fines energéticos. En este caso, su uso como fuente de energía primaria necesita un proceso previo de transformación para obtener biocombustibles líquidos.

Las aplicaciones térmicas industriales se pueden referir al uso de biomasa en hornos cerámicos, en secaderos industriales o de productos agrícolas, y en calderas. Aunque los equipos disponibles actualmente en el mercado, generalmente empleando sistemas de parrillas, alcanzan unos rendimientos aceptables, existen posibilidades tecnológicas de mejorar sus prestaciones mediante procedimientos de regulación y sistemas de combustión como el lecho fluido.

Desde el punto de vista tecnológico, cabe indicar que actualmente existen aplicaciones eléctricas de la biomasa asociadas a industrias, consistentes en proyectos de cogeneración, sobre todo, en el sector del papel y de la madera.

Actualmente, se están empezando a desarrollar proyectos de generación eléctrica en otros ámbitos, y, en todos los casos, la tecnología disponible consiste en su combustión integrada en un ciclo de vapor sencillo.

Las previsiones energéticas para el final del periodo 2010 son de un aumento de la contribución energética a partir de biomasa de 6.000.000 tep, repartidos entre biomasa residual y cultivos energéticos, y que en el ámbito de la aplicación se distribuirán en 900.000 tep para aplicaciones térmicas y 5.100.000 tep para aplicaciones eléctricas.

Las previsiones realizadas por el IDAE para el año 2010 se basan en las siguientes consideraciones:

• Los recursos potenciales se han valorado en 16,1 millones de tep, desagregados de la siguiente forma:
  • cultivos energéticos: valorados en 5,7 millones de tep para el 10% de la superficie disponible y atendiendo a criterios de agrupación mínima. Este potencial a su vez se desagrega en:
    • 4 millones de tep de cultivos energéticos herbáceos en secano cuyo interés económico mayor se centra en los secanos semiáridos con índice de regionalización entre 2 y 2,5.
• 1,7 millones de tep de chopos en regadío cuya viabilidad económica es más dudosa (aunque podrían tener acceso a las ayudas para reforestación del FEOGA).
• Biomasa residual: valorados en 10,4 millones de tep, desagregados de la siguiente forma en :
  • 1,4 millones de tep de residuos forestales en condiciones económicas de explotación favorables: cortas finales, clareos, aclareos, etc.
• 1 millón de tep de residuos agrícolas leñosos: olivo, viñedo, etc.
• 7,9 millones de tep de residuos agrícolas herbáceos:pajas de cereal, cañote de maiz, etc.
• Respecto a la capacidad industrial, no existe una industria específica identificada de fabricación de bienes de equipo que limite la potencialidad industrial de este sector.
• La estimación de las Comunidades Autónomas es de 3.413.000 tep/año desglosados en 1.230.000 tep destinados a usos térmicos y la instalación de una potencia de generación eléctrica de 915 MW.
• Los expertos consideran posible que la aplicación de biomasa totalice 3.250.000 tep adicionales. No obstante, también existen propuestas para movilizar recursos de la biomasa con una aportación de hasta 7.250.000 tep.
• La previsión del IDAE, acorde con las perspectivas europeas y los recursos disponibles, cifra la realización de cultivos energéticos en torno a 3.350.000 tep. Para el caso de la biomasa residual, la previsión podría situarse en torno a 2.650.000 tep.

Redacción Ambientum