Energía de Biomasa (página 2)

Métodos de
conservación de la Biomasa en
energía:

Métodos termoquímicos:

Estos métodos se
basan en la utilización del calor como
fuente de transformación de la biomasa. Están bien
adaptados al caso de la biomasa seca, y, en particular, a los de
la paja y de la madera.

La combustión: Es la oxidación
completa de la biomasa por el oxígeno
del aire, libera
simplemente agua y
gas
carbónico, y puede servir para la calefacción
doméstica y para la producción de calor industrial.

La pirolisis: Es la combustión
incompleta de la biomasa en ausencia de oxígeno, a unos
500ºC, se utiliza desde hace mucho tiempo para
producir carbón vegetal. Aparte de este, la pirolisis
lleva a la liberación de un gas pobre, mezcla de
monóxido de carbono, de
hidrogeno y de
hidrocarburos
ligeros. Este gas de débil poder
calorífico, puede servir para accionar motores diesel, o
para producir electricidad, o
para mover vehículos. Una variante de la pirolisis,
llamada pirolisis flash lleva a
1000ºC en menos de un segundo, tiene la ventaja de asegurar
una gasificación casi total de la biomasa. De todas
formas, la gasificación total puede obtenerse mediante una
oxidación parcial de los productos no
gaseosos de la pirolisis. Las instalaciones en donde se realizan
la pirolisis y la gasificación de la biomasa reciben el
nombre gasógenos. El gas pobre producido puede utilizarse
como se indica antes, o bien servir de base para la síntesis
de un alcohol muy
importante, el "METANOL", que podría sustituir las
gasolinas para la alimentación de los
motores de explosión (carburol).

Métodos biológicos:

La fermentación alcohólica es
una técnica empleada desde hace mucho con los
azúcares, que puede utilizarse también con la
celulosa y el
almidón, a condición de realizar una
hidrólisis previa (en medio ácido) de estas dos
sustancias. Pero las destilación permite obtener alcohol
etílico prácticamente anhídrido, es una
operación muy costosa en energía. En estas
condiciones, la transformación líe la biomasa en
etanol y después la utilización de este alcohol en
motores de explosión, tienen un balance energético
global dudoso. A partir de esta reserva, ciertos países
(Brasil, E.U.A)
tienen importantes proyectos de
producción de etanol a partir de la biomasa con un
objetivo
energético (propulsión de vehículos; cuando
el alcohol es puro o mezclado con gasolina, el carburante recibe
el nombre de gasohol).

La fermentación mecánica es
la digestión anaerobia de la biomasa por bacterias. Es
idónea para la transformación de la biomasa
húmeda (mas del 75% de humedad relativa). En los
fermentadores, o biodigestores, la celulosa es esencialmente la
sustancia que degrada de un gas, que contiene alrededor de 60% de
metano y 40% de
gas carbónico. El problema principal consiste en la
necesidad de calentar el equipo, para mantenerlo a temperatura
óptica
de 30-35ºC. No obstante, el empleo de los
digestores es un camino prometedor hacia la autonomía
energética de las explotaciones agrícolas, por
repercusiones de las deyecciones y camas del ganado.
Además, es una técnica de gran interés
para los países en vías de desarrollo.
Así, millones de digestores ya son utilizados por familias
campesinas chinas.

Utilización de la biomasa:

Bosques: Si bien, Neuquén no es un
exportador de biomasa actualmente para fines energéticos
(Aunque hay proyectos en pie para la producción de
biodiesel). En otras partes del mundo ya tienen práctica
en esto, por ejemplo la tala de árboles.

No obstante, el recurso sistemático de la biomasa
en los bosques para cubrir la demanda
energética solo constituye una opción razonable en
países donde la densidad
territorial de dicha demanda es muy baja, así como
también la de la población (Tercer mundo). En España
(por lo demás país deficitario de madera)
sólo es razonable contemplar el aprovechamiento
energético de la corta y seca y de la limpia de las
explotaciones razonables (leña-ramaje-follaje-etc.),
así como de los residuos de la industria de
la madera.

Residuos agrícolas deyecciones y camas de
ganado: Estos constituyen otra fuente importante de
bioenergía, aunque no siempre sea razonable darles este
tipo de utilidad. En
algunos lugares, sólo parece recomendable el uso a tal fin
de la paja de los cereales en los casos en que el retirarla del
campo no afecte apreciablemente a la fertilidad del suelo, y de las
deyecciones y camas del ganado cuando el no utilizarlas
sistemáticamente como estiércol no perjudique las
productividades agrícolas. Siguiendo este
criterio.

Cultivos energéticos: Es muy
discutida la conveniencia de los cultivos o plantaciones con
fines energéticos, no solo por su rentabilidad
en sí mismos, sino también por la competencia que
ejercerían con la producción de alimentos y otros
productos necesarios (madera, etc.).

Las dudas aumentan en el caso de las regiones templadas,
donde la asimilación fotosintética es inferior a la
que se produce en zonas tropicales. Así y todo, se ha
estudiado de modo especial la posibilidad de ciertos cultivos
energéticos, especialmente sorgo dulce y caña de
azúcar.
No obstante, el problema de la competencia entre los cultivos
clásicos y los cultivos energéticos no se
plantearía en el caso de otro tipo de cultivo
energético: los cultivos acuáticos. Una planta
acuática particularmente interesada desde el punto de
vista energético sería el jacinto de agua, que
posee una de las productividades de biomasa mas elevadas del
reino vegetal. Podría recurrirse también a ciertas
algas microscópicas (micrófitos), que
tendrían la ventaja de permitir un cultivo continuo.
Así, el alga unicelular Botrycoccus braunii, en
relación a su peso, produce directamente importantes
cantidades de hidrocarburos.

Ventajas y
desventajas 

VENTAJAS:

• Ayuda a la economía de los
  sectores rurales: Ya en la biomasa se basa de los residuos
  orgánicos vegetales que se trabajan en los sectores
  rurales.
• Es abundante: A diferencia de otras energías,
  la biomasa es abundante y puede ser muy
  aprovechada.
• Beneficios ambientales: Es muy buena para el medio
  ambiente ya que esta energía es renobable y no
  proporciona contaminaciones al ecosistema.
• Prometedora: Se la ve con un gran futuro ya que como
  mencionamos antes arriba, esta energía es abundante y a
  la vez no es contaminante.
• Puede solucionar:
• • acumulación de los desechos
  • contaminación por combustión
    incontrolada
  • eliminar focos infecciosos y liberar olores
    desagradables que provocan los excrementos de los
    animales

Del uso de estos biocombustibles:

• no son tóxicos.
• son biodegradables
• no producen tantas las emisiones y
  polución
• mejorara los problemas
  ambientales en el uso de vehículos

Del uso de sistemas
modulares (biodigestor + generador eléctrico):

• gran flexibilidad
• bajo impacto
  ambiental
• simplicidad con la que operan
• ventajas económicas.

• Tiene un campo de uso muy amplio y se puede usar
  igual que el gas
  natural.
• Puede quemarse para producir calor y vapor o puede
  alimentar para generar electricidad.
• Produce muchos residuos lo que dificulta su uso en
  turbinas
• Producción cara (hornos
  especiales)

• Fácil control de
  la producción adecuándola a cada momento a la
  demanda
• Producción barata
• Puede quemarse para producir calor y vapor o puede
  alimentar para generar electricidad.

DESVENTAJAS

La utilización energética de la biomasa
presenta, debido a sus características, pequeños
inconvenientes con relación a los combustibles
fósiles:

                     
Los rendimientos de las calderas de
biomasa son algo inferiores a los de las que usan un
combustible fósil líquido o gaseoso.

                     
La biomasa posee menor densidad energética, o lo que es
lo mismo, para conseguir la misma cantidad de energía es
necesario utilizar más cantidad de recurso. Esto hace
que los sistemas de almacenamiento sean, en general,
mayores.

                     
Los sistemas de alimentación de combustible y
eliminación de cenizas son más complejos y
requieren unos mayores costes de operación y mantenimiento (respecto a las que usan un
combustible fósil líquido o gaseoso). No
obstante, cada vez existen en el mercado
sistemas más automatizados que van minimizando este
inconveniente.

                     
Los canales de
distribución de la biomasa no está tan
desarrollados como los de los combustibles fósiles
(sólo aplicable en el caso de que los recursos no
sean propios).

Muchos de estos recursos tienen elevados contenidos de
humedad, lo que hace que en determinadas aplicaciones puede ser
necesario un proceso previo
de secado.

El
experimento: Creación de Biodiesel
(biocombustible).

Hay dos formas de crear biodiesel casero: una es
utilizando triglicéridos como aceite,
grasas, etc. Y
la otra es utilizando aceites vegetales ya utilizados.

A continuación ambas formas:

BIODIESEL DE ACEITES VEGETALES Y GRASAS
ANIMALES:

Biodiesel es un nuevo tipo de diesel, alternativo,
renovable, limpio, hecho de triglicéridos (aceites,
grasas, Aceites Vegetales Usados -AVU – etc.)

Hemos utilizado está la fórmula para una
demostración simple que utiliza productos químicos
de uso cotidiano. Mientras que los demás son productos
químicos de uso doméstico, hemos tomado las medidas
de precaución adecuadas, ya que el metanol puede arder
como llama casi-invisible, por lo que debe apagar todos los
fuegos y la sosa puede quemar los dedos o dejar ciego.

La reacción, denominada
transesterificación, substituye el metanol – producto
químico utilizado para quitar el agua de la
gasolina – por la glicerina en los triglicéridos (grasas,
aceites) para elaborar metil-esteres también denominados
biodiesel. Utiliza la soda cáustica (sosa) como
catalizador.

Un químico joven lo podría escribir
como:

Triglicéridos (grasas o aceites) + Alcohol
(Metanol) =====> Biodiesel (metil-esteres) + Glicerina
(Catalizador: sosa)

En presencia de agua, la sosa convierte una
pequeña cantidad de aceite en jabón. Cuando esta
reacción ha concluido, la Glicerina y el Jabón (si
existe) sedimentan en el fondo de la vasija y el biodiesel flota
en la parte superior.

**Medimos 500 ml (1 taza; las más modernos vasos
de medida indican tanto los ml como las tazas) de aceite vegetal
(aceites de cocina como Mazola, Vicentin, Natura, New Maid etc.)
en un batidor (o vasija de mezclado bien seca).

**Calentamos el aceite a 48ºC (no crítico)
usando un termómetro, mientras se lleva a cabo el
paso siguiente.

**En una taza separada (y seca) medimos 100 ml de
diluyente metanol. Nos Aseguramos de comprar el más
económico –ya que contiene metanol – no el que
contiene alcohol isopropilo. A eso añadimos 1/4 de
cucharadita de sosa (hidróxido sódico; la sosa se
vende en la mayoría de las farmacias). Batimos bien con
una cuchara de madera, y aplastamos hasta que todas las escamas o
copos de nieve desaparezcan (la mezcla debe ser ligeramente
nublosa y se denomina "metóxido
sódico".)

**Añadimos la mezcla metanol-sosa al aceite
caliente mientras los agitamos vigorosamente, utilizando un
mezclador, batidor de pinturas (taladro eléctrico con
hélice) o agitador. Batimos durante 30 minutos. La mezcla
al principio es espesa y luego se vuelve más fina que el
aceite original

**Dejamos que la mezcla sedimente en una vasija alta y
fina. El biodiesel flota en la parte superior y puede ser vertido
en un contenedor para ser visto. La glicerina y el jabón
van al fondo y pueden ser descartados (aunque puede hacer un
jabón altamente glicerinizado).

Hemos elaborado biodiesel a pequeña escala y podemos
apreciar el uso de combustibles renovables procedentes de la
agricultura.

Este biodiesel claro puede contener una muy
pequeña cantidad de jabón, y si se desea usar en un
vehículo, puede que no tenga mayor importancia. No
obstante, si se quiere fabricar en grandes cantidades o para la
venta, las
especificaciones europeas requieren que se retire el jabón
por lavado o utilizando otros medios
efectivos.

BIODIESEL DE ACEITES VEGETALES USADOS
(A.V.U.).

Los Aceites Vegetales Usados de cocina son una fuente
atractiva de biodiesel, pero son más difíciles de
convertir porque contienen un 2-10% de ácidos
grasos libres (la causa del sabor rancio) y pueden provocar
grandes problemas.
Primero de todo, es necesario retirar cualquier agua presente en
el aceite usado. Calentamos a 104ºC durante una hora o hasta
que no se puedan ver burbujas (señal de uqe ya no hay
agua, claro).

Es necesario valorar el aceite para determinar
qué cantidad de ácidos grasos libres
contiene.

**Para medir la cantidad de ácidos grasos libres
de nuestro aceite: mezclamos 1 ml de aceite con 10 ml de alcohol
isopropilico (obtenible junto con los demás dri-gas) + 2
gotas de solución de fenolftaleina (obtenibles en una
farmacia, tienda de tiempo libre o en una tienda de juguetes que
vendan productos químicos).

**Gota a gota, añadimos solución de sosa
al 0,1% (1 g. de sosa en 1 litro de agua) mediante
agitación vigorosa hasta que la solución se queda
rosácea durante 10 segundos (20 gotas = 1 ml) y registre
los mililitros de solución de sosa al 0,1%
usados.

** En resumen, por cada litro de AVU (Aceite Vegetal
Usado) necesitamos:

– un gramo de sosa granular sólida por cada ml de
solución de sosa al 0,1% utilizado para valorar los
ácidos grasos libres

– más los 3,5g necesarios como catalizador tal
como se describe más arriba para el aceite nuevo (no
usado).

– Disolvemos completamente la cantidad apropiada de sosa
en el metanol: esta mezcla combinada constituye el
metóxido sódico.

**Añadimos el alcohol-sosa al aceite,
bátalo VIGOROSAMENTE y separe, de acuerdo con las
instrucciones dadas más arriba para el aceite
nuevo.

Ya hemos creado biodiesel, apto para el consumo de
motores diesel.

Integrantes del grupo:

Acuña Nicolás Damian

Curihuinca Miguel

Lopez Dario Damian

Sepúlveda Sergio