Conversión de biomasa a energía

Boletín IIE
abril-junio-2013
Breves técnicas
Conversión de biomasa a energía
José Luis Arvizu Fernández
[jlarvizu@iie.org.mx]
La biomasa se define como la materia orgánica de origen animal o vegetal que
puede transformarse a combustibles para generar energía eléctrica, mecánica y
calorífica, mediante procesos físicos, químicos y biológicos. Es un recurso renovable de energía proveniente de los residuos sólidos agrícolas, pecuarios, urbanos
e industriales, aguas residuales de los mismos sectores y cultivos energéticos tradicionales que resultan de la producción de alimentos, así como los producidos por
organismos modificados aún en investigación, para el aprovechamiento de residuos
con alto contenido de lignina y hemicelulosa de residuos agrícolas y forestales.
pecuario se tiene conocimiento que la producción de
energía con el biogás generado en granjas y establos
es del orden de 500 digestores, de los cuales la generación de electricidad es marginal, y en general la
información al respecto no es pública, de tal manera
que se deben redoblar esfuerzos para impulsar el
aprovechamiento de la biomasa para la generación
de energía, partiendo de las experiencias citadas.
La contribución (2.5%) energética de la biomasa en nuestro país al balance
nacional de energía, ha sido tradicionalmente aportada por la leña y el bagazo
de caña, existiendo otras fuentes importantes todavía sin aprovechar, como los
residuos forestales, aguas residuales, basura urbana y residuos agropecuarios.
Existe una ley de promoción de los bioenergéticos, que otorga la posibilidad
de producir biocombustibles como el bioetanol, a partir de cultivos alimenticios como el maíz y la caña de azúcar, siempre y cuando haya excedentes en la
producción de estos cultivos con fines alimentarios. Lo mismo sucede con los
aceites vegetales, donde la producción históricamente, al igual que el maíz, es
deficitaria. En el caso de la caña de azúcar, los precios de garantía de la misma
hacen inviable la producción de bioetanol en nuestro país.
En la Unión Europea, la biomasa tiene cuatro
fuentes importantes: los residuos forestales, los
residuos sólidos urbanos, los biocombustibles y el
biogás.
En la administración federal 2006-2012 surgieron una serie de programas derivados de la propia ley de los bionergéticos, de la ley de energías renovables y de
la ley de cambio climático, impulsando proyectos para producir combustibles a
partir de cultivos no alimenticios como el de la Jatropha curcas y la higuerilla, y
de tercera generación, como la producción de biodiesel a partir de organismos
modificados como bacterias y microalgas.
Los residuos forestales o biomasa sólida representa
la mayor fuente de energía, alcanzando consumos
de 78.8 millones de toneladas equivalentes de
petróleo (MTEP) como energía primaria, de la
cual se generan 72.8 TWh eléctricos y 64.9 MTEP
térmicos; Alemania es el principal productor con
11.7 MTEP, seguida de Francia (9.2 toneladas
equivalentes de petróleo-TEP), Suecia (8.1 TEP) y
Finlandia (7.4 TEP), principalmente. En cuanto
a electricidad, Alemania encabeza la lista con
En el sector pecuario se impulsó la producción de biogás en granjas porcícolas y
cuencas lecheras; en el sector urbano a partir de la basura dispuesta en rellenos
sanitarios, en tanto que en el sector transporte se impulsó y licitó a través de
Petróleos Mexicanos (PEMEX), la sustitución en gasolinas del etanol como
aditivo en las zonas conurbadas de Guadalajara, Monterrey y el Distrito Federal.
En este caso la licitación se declaró desierta por no existir capacidad de producción de bioetanol en nuestro país.
En el caso de los rellenos sanitarios, los procesos de gestión se burocratizaron
a tal grado, que de 186 sitios existentes solo se han consolidado tres proyectos
para generar electricidad con el biogás de tales sitios. En tanto que en el sector
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Figura 1. Relleno sanitario de Bordo Poniente (2010).
Breves técnicas
11.5 TWh, seguida de Finlandia con 9.9 TWh
y Suecia 9.6. Esta electricidad se produjo tanto en
plantas de generación de electricidad con 30.6 TWh,
como en plantas de cogeneración con 42.1 TWh. Se
planea un crecimiento para los años 2015 y 2020 de
hasta 116 y 155 TWh respectivamente.
Los residuos sólidos municipales son considerados como fuente de energía renovable mediante
su incineración en los países de la Unión Europea,
de tal manera que en 2011 tuvieron una producción de energía primaria de 8.2 MTEP y una generación de electricidad de 18.2 TWh, proviniendo
9.1 TWh de centrales térmicas de generación y
9.08 TWh de plantas de cogeneración. El país
líder en la generación es Alemania con 4.75 TWh,
siguiéndole Italia (2.1 TWH), Francia (2.2 TWh),
Holanda (2.0 TWh), Suecia (1.8 TWh), Reino
Unido (1.7 TWh), Dinamarca (0.9 TWh), España
(0.7 TWh), Bélgica (0.72 TWh) y Finlandia
(0.3 TWh). El potencial para el año 2020 se estima
diez veces mayor a la capacidad existente en la
actualidad.
Los biocombustibles son empleados como combustible para el transporte, siendo los componentes principales de este rubro el bioetanol y el biodiésel. En
2011 se consumieron 14 (MTEP), correspondiendo
3 millones al bioetanol y 11 millones al biodiésel
principalmente. Se importaron 2.7 millones de TEP
de biodiésel de Argentina e Indonesia. Se prevé un
crecimiento del sector para 2015 y 2020 de 18 y 30
millones de TEP respectivamente. Los principales
países productores y consumidores son Alemania,
Francia, España, Italia, Reino Unido y Polonia.
El biogás generado por el proceso de digestión anaerobia en Europa tuvo una generación y consumo
de 10 millones de TEP como energía primaria, que
dieron lugar a la generación de 35,856.4 GWh, de
los cuales el 60% corresponde a plantas de generación eléctrica exclusivamente y el 40% restante
a plantas de cogeneración. De los diez millones de
TEP, el 31% se generó en rellenos sanitarios, el 12%
en plantas de tratamiento de aguas residuales y el
restante 57% en sistemas agropecuarios. En Alemania
se genera el 54% de energía con biogás dentro de los
países de la Unión Europea, con una capacidad instalada en 2011 de 2,904 MW. Se espera que en 2015 y
2020 la generación de electricidad con biogás llegue
a 50 y 65 mil GWh respectivamente, que equivale a
casi el doble de lo generado en 2011.
Globalmente se observa que en los países hay diferentes grados de desarrollo
de los biocombustibles: en los de primera generación existe un mercado hacia
Europa, Estados Unidos y Japón, mientras que los de segunda y tercera generación se encuentran en etapa de desarrollo, con vistas a su comercialización a
mediano y largo plazo.
En países como Tailandia, que importa 30 mil millones de dólares anuales en
petróleo, tiene muy consolidada la tecnología del biogás y bioetanol, tanto en el
sector agropecuario como en el de residuos municipales.
Partiendo de la situación actual de los energéticos en general, donde el agotamiento de las reservas de hidrocarburos, la creciente demanda de combustibles
para el transporte, el estancamiento en el crecimiento de la infraestructura de
refinación y sobre todo la fama de los proyectos desarrollados en Brasil, Estados
Unidos y Europa para la producción de biocombustibles, se creó el marco
legal en la materia en nuestro país, que a su vez ha dado origen a programas y
proyectos derivados de la ley de promoción de los bioenergéticos.
En México existen grandes oportunidades, sin embargo, no se puede producir
biocombustibles a partir de maíz o caña de azúcar, ni tampoco por cultivos de
oleaginosas, ya que somos deficitarios, aunque existen opciones parar producirlos
a partir de microalgas y cultivos no tradicionales como la Jatropha curcas y la
higuerilla, así como de los residuos lignocelulósicos, forestales y el biogás en el
sector agropecuario, y de residuos sólidos municipales.
Comparando la situación nacional con la internacional, existen grandes oportunidades de generación de energía con biomasa en nuestro país en los sectores
forestal, urbano y agropecuario, solamente es necesario revisar y modificar las
leyes de bioenergéticos, energías renovables y cambio climático, tomando como
referencia el interés nacional, donde la basura no se considera como fuente de
energía renovable, tal y como sucede en la Unión Europea.
Figura 2. Estado de las energías renovables en Europa.
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