La biomasa es el material orgánico en el que la energía solar queda almacenada en enlaces químicos mediante la fotosíntesis. Cuando esos enlaces se rompen, estas sustancias liberan la energía química almacenada. A partir de este tipo de material se busca obtener energía térmica, eléctrica o simplemente almacenar una fuente de energía química para uso futuro.

Principales tipos de biomasa

Entre los principales tipos de biomasa están:

• Materiales leñosos, procedentes de bosques energéticos y subproductos de aserraderos (astillas de madera, aserrín, viruta, etc.);
• Materiales herbáceos, procedentes de residuos agrícolas (cáscara de arroz, rastrojo de maíz, bagazo de caña, etc.);
• Plantas acuáticas (algas).

Características del cultivo energético ideal

En general, las características del cultivo ideal para energía son:

• Alta producción (máxima producción de materia seca por hectárea);
• Baja demanda de energía para el cultivo;
• Bajo costo;
• Composición con pocos contaminantes;
• Baja demanda de nutrientes;
• Resistencia a plagas.

Por qué usar biomasa como fuente de energía

Las razones del interés en la biomasa como fuente de energía son diversas: una oferta cada vez mayor de tecnologías de procesamiento; políticas públicas para destinar áreas agrícolas a la generación de energía; bajas emisiones de carbono; diversidad de fuentes; estímulo a la biodiversidad, entre otras.

El desarrollo tecnológico ha permitido usar la biomasa con un costo competitivo y una buena eficiencia de conversión, lo que la hace competitiva frente a otras fuentes (sobre todo los combustibles fósiles y no renovables).

Varios sectores agrícolas tienen excedentes de alimentos, como en Europa occidental y en Estados Unidos. En esas regiones, las políticas de reserva de tierras para reducir excedentes y los problemas asociados, como la disminución de la población rural y el pago de subsidios para mantener el campo, hacen que los cultivos alternativos, como los energéticos, sean muy deseables.

Cuando proviene de fuentes sostenibles, la biomasa emite durante su conversión la misma cantidad de carbono que absorbió para crecer. Por eso, su uso contribuye muy poco al aumento del dióxido de carbono (CO₂) en la atmósfera, un gas de efecto invernadero (GEI).

El uso de biomasa permite diversificar las fuentes, lo que da más seguridad al suministro de energía y, según los cultivos elegidos y la forma de cultivo, puede aumentar la biodiversidad en comparación con la agricultura actual.

Propiedades de la biomasa

Son las propiedades inherentes a la biomasa las que determinan la elección del proceso de conversión. Del mismo modo, la elección de la biomasa depende de la forma de energía requerida. Las propiedades de mayor interés son la humedad (intrínseca y extrínseca), el poder calorífico y la composición.

Humedad

Hay dos formas de contenido de agua de interés en la biomasa: la humedad intrínseca, que es el agua presente en el material sin la influencia del clima, y la humedad extrínseca, que considera las condiciones del tiempo durante la cosecha. En la práctica se considera el contenido de agua extrínseco, ya que la humedad intrínseca solo se obtiene en condiciones de laboratorio.

Poder calorífico

El poder calorífico de un combustible puede expresarse de dos formas: poder calorífico superior (PCS) o poder calorífico inferior (PCI). El PCS es la energía total liberada en la combustión, incluido el calor latente del vapor de agua, y representa el potencial energético máximo. En la práctica, ese calor latente no puede aprovecharse; por eso, el PCI es el valor más cercano a la energía disponible. Cuanto mayor es la humedad, menor es el PCI.

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Composición

En la composición de la biomasa interesan sobre todo los contenidos de carbono, materias volátiles y cenizas.

El potencial energético de una biomasa está muy ligado a sus contenidos de carbono e hidrógeno. En la práctica, sin embargo, la cantidad de energía obtenida depende del proceso de conversión elegido.

Otras propiedades

La densidad aparente de la biomasa influye en los costos de transporte y almacenamiento.

La cosecha puede introducir contaminantes, como tierra, que causan problemas operativos. La humedad de la biomasa varía con el clima en la cosecha y, en algunos cultivos, puede generar costos de procesamiento adicionales por la necesidad de presecado.

Conocer las propiedades de la biomasa y adecuarlas al proceso de conversión garantiza un alto rendimiento y permite obtener otros productos. Por ejemplo, en la combustión, los gases calientes pueden usarse para producir vapor que, al pasar por una turbina con turbogenerador, genera electricidad.

Autora: Elisa Pizzaia Goltz, ingeniera industrial maderera (UFPR, 2014), magíster en Ingeniería Forestal (UFPR, 2018), gerente de calidad y técnica del laboratorio Umilab de Marrari Automação

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