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Biomasa
 

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    Biomasa Biomasa Document Transcript

    • Biomasa Dentro de las energías renovables, Qué es la biomasa? La biomasa es aquella materia orgánica de origen vegetal o animal, incluyendo los residuos y desechos orgánicos, susceptible de ser aprovechada energéticamente. Las plantas transforman la energía radiante del sol en energía química a través de lafotosíntesis, y parte de esta energía queda almacenada en forma de materia orgánica. CLASIFICACIÓN DE LA BIOMASA La biomasa podemos clasificar en dos grandes grupos: 1. biomasa natural y biomasa residual según su origen. 2. biocombustibles sólidos, líquidos o gaseosos según su estado. Pero también podemos clasificarla según sus principales fuentes en los siguientes tipos: - Agrícola herbácea (paja, cañote de maíz, etc.) y leñosa (restos de podas, sarmientos) - Forestal: restos de labores de silvicultura (ramas, tocones, etc.) - Industrial de origen agrícola (orujillos, huesos, cáscaras, etc.) o de origen maderero (serrines, astillas, virutas, cortezas, etc.) - Cultivos energéticos: cultivos de especies destinados específicamente a la producción de biomasa para uso energético - Otros tipos de biomasa como la materia orgánica de la basura doméstica (RSU) u otros subproductos de reciclado CARACTERÍSTICAS DE LA BIOMASA Las principales características a evaluar para cada biomasa son: - Humedad: afecta tanto a la cantidad (precio) y calidad de la materia prima, como al proceso (2.300 kcal/kg para evaporizarse) - Tamaño y forma: la biomasa presenta una gran diversidad de formas y tamaños (desde pulverulentos hasta de varios centímetros) - Densidad real y aparente: que varía considerablemente dependiendo de la tipología y presentación de la biomasa.
    • - Composición química: Hay que efectuar una análisis elemental: C, H, N, S, O, Cl y cenizas. La mayor parte de las biomasas presentan valores más bajos de S, N y cenizas que el carbón, por ejemplo - Poder calorífico: (Kj/Kg base seca): la cantidad de calor liberado en la combustión de 1 kg. de biomasa. - Contenido en cenizas: Interesa para la mayor parte de los usos de combustión que sea inferior al 10% - Temperatura de fusión de cenizas: Interesa que sea elevado Las principales orientaciones de uso son: eléctrica, térmica y transporte. Mediante distintas tecnologías y procesos de conversión, y con distintos rendimientos, se alcanzan distintos fines. Un diagrama explicativo de lo expuesto es el siguiente: LA BIOMASA COMO RECURSO En cualquier caso, para la biomasa y para todos sus usos, siempre estamos hablando de una energía renovable. Renovable porque se trata de un circuito cerrado de materias primas (gráfico página 2), un circuito cerrado en ciclos en muchos casos anuales, miles de años más cortos que los de los combustibles fósiles. Renovable porque por el mismo motivo es inagotable siempre que se gestione sosteniblemente; porque es endógena y por su disponibilidad en el territorio. Y también le dota carácter
    • de renovable su papel en el tratamiento de residuos y en el aprovechamiento de terrenos y usos. Degradación de la energía Unas formas de energía pueden transformarse en otras. En estas transformaciones la energía se degrada, pierde calidad. En toda transformación, parte de la energía se convierte en calor o energía calorífica. Cualquier tipo de energía puede transformarse íntegramente en calor; pero, éste no puede transformarse íntegramente en otro tipo de energía. Se dice, entonces, que el calor es una forma degradada de energía. Son ejemplos: La energía eléctrica, al pasar por una resistencia. La energía química, en la combustión de algunas sustancias. La energía mecánica, por choque o rozamiento. Se define, por tanto, el Rendimiento como la relación (en % por ciento) entre la energía útil obtenida y la energía aportada en una transformación. Energeticos y su contaminacion Monóxido de carbono (CO) Es producido por la combustión incompleta de sustancias carbonosas, por insuficiencia de oxígeno, en particular las de siderurgia, las refinerías de petróleo, los vehículos de motor y los incendios forestales; este gas es altamente nocivo para la vida humana. El CO desplaza progresivamente al oxígeno de la combinación con la hemoglobina, debido a la mayor afinidad que existe entre ambos, formándose así la carboxihemoglobina. Este es el fenómeno de mayor significación toxicológica.
    • Los síntomas de intoxicación aguda se manifiestan por: dolor de cabeza, pesadez mental, mareo, laxitud física, trastornos visuales, náuseas, vómitos, arritmia cardíaca, sensación de opresión toráxica, debilidad muscular, colapso y muerte. La principal fuente individual de monóxido de carbono por peso la constituyen los medios de transporte. Más del 90% del total de monóxido de carbono producido proviene de los medios de transporte automotor. La combustión de desechos sólidos en los vertederos también es un importante generador de monóxido de carbono, así como los incendios forestales. El resto lo producen las actividades industriales como producción de acero, papel y refinerías de petróleo. Dióxido de azufre (SO2) El Dióxido de azufre proviene de los procesos de combustión. Casi todos los combustibles, exceptuando la madera, contienen azufre. Los principales emisores de dióxido de azufre son: las centrales eléctricas y las industrias en general, especialmente aquellas que elaboran metales como plomo, cromo y zinc, así como también las instalaciones domiciliarias de agua caliente, las industrias químicas, las de petróleo y los buques y medios de transporte. Es un contaminante primario que se produce en la combustión de compuestos que contienen azufre, según la reacción química: S (combustibles) + O2 S02 Él dióxido de azufre también se produce en la refinación de ciertos metales en forma de sulfuros. Óxidos de nitrógeno (NOX) Se emiten principalmente por los motores de combustión interna, centrales termoeléctricas, hornos, el uso excesivo de fertilizantes, incendio de bosques y algunas industrias químicas. Junto con los óxidos de azufre, forman el "smog" de las grandes ciudades y pueden ocasionar serias infecciones respiratorias. El aire y el viento dispersan a los contaminantes es todas las direcciones. El aire y el humo que brotan de una chimenea industrial ascienden en la atmósfera a medida que aumenta su temperatura. La dispersión de los contaminantes puede ser tanto vertical, lo que se verá influido por la temperatura del aire, como horizontal, lo que será llevado a cabo por la velocidad del viento. La acción de los contaminantes atmosféricos sobre el hombre es altamente perniciosa. Las plantas reaccionan en forma significativa a la contaminación del aire, antes que cualquier otro organismo. Los líquenes y musgos son especialmente sensibles y se pueden emplear como indicadores vivos del grado de
    • contaminación. La contaminación atmosférica perjudica los procesos de la fotosíntesis, pues intercepta las radiaciones ultravioletas en detrimento de todos los organismos vivos. Los fenómenos meteorológicos, la temperatura, la hora, la lluvia, el rocío, intervienen en la acción de la contaminación. Los efectos de la contaminación ambiental se conocen principalmente en el ganado vacuno y ovino, que han sido seriamente dañados por pastar en zonas contaminadas. Este cuadro similar puede existir en los seres humanos por comer verduras. Los óxidos de nitrógeno, el monóxido (NO) y el dióxido de nitrógeno (NO2) son contaminantes primarios del aire. Estos óxidos se citan de conjunto como NOx. El monóxido de nitrógeno es un gas incoloro e inodoro, el dióxido de nitrógeno es un gas café rojizo con un olor fuerte, asfixiante, parecido al del cloro. Él óxido nítrico se forma mediante la reacción del oxígeno nitrógeno en el aire: N2 + O2 2 NO El dióxido de nitrógeno se forma debido a la reacción del monóxido de nitrógeno con él oxígeno del aire: 2 NO + O2 2 NO2 Se forman a partir del nitrógeno del aire (no térmico) y nitrógeno del combustible (térmico). Óxidos de nitrógeno (NOX) Son muy difíciles de calcular por fórmulas, por lo que se hace necesario su medición. Una fórmula aproximada con un 20 a 25 % de error la constituye el cálculo de 0.13 kg de NOx por cada l 000 000 kJ de energía consumida. Su cálculo de dispersión se hace igual al de los SOx. Hidrocarburos Compuestos orgánicos que contienen carbono e hidrógeno en estado gaseoso. Se pueden combinar en presencia de la luz solar con óxidos de nitrógeno y participan en la formación del smog fotoquímico. La principal fuente individual de hidrocarburos son los vehículos de transporte. Hay pequeñas cantidades de hidrocarburos que se desprenden de las plantas de energía eléctrica y la eliminación de desechos, aunque los procesos industriales producen mayor cantidad. Los incendios forestales, los domésticos, la combustión de desechos de carbón, las quemas agrícolas, la evaporación de solventes y la evaporación de gasolina en las estaciones de servicio, representan mas de una cuarta parte de la emisión de hidrocarburos.
    • Convertidores cataliticos El convertidor catalítico o catalizador es un componente del motor de combustión interna alternativo y Wankel que sirve para el control y reducción de los gases nocivos expulsados por el motor de combustión interna. Se emplea tanto en los motores de gasolina o de ciclo Otto como más recientemente en el motor diesel. Los hidrocarburos (HC) y el monóxido de carbono (CO) antes de ser expulsados por el escape, son convertidos en dióxido de carbono y vapor de agua. Los óxidos de nitrógeno (NOx) son disociados en Nitrógeno molecular (N2), principal constituyente de aire atmosférico, y oxígeno O2. Para que estas reacciones de disociación se produzcan ha de estar el catalizador a una temperatura de 500 º C. En la combustión que se produce en un motor se generan gases, algunos nocivos y otros no. Nitrógeno, dióxido de carbono y vapor de agua no son perjudiciales directamente para las personas. El nitrógeno (N2) lo respiramos constantemente ya que forma un 80% del aire que respiramos. El Vapor de agua (H2O) lo mismo, forma un porcentaje muy variable del aire que respiramos. El Anhídrido carbónico o Dióxido de carbono o Gas carbónico (CO2) Los gases nocivos dependen de la composición de la mezcla, es decir, del factor lambda . Si el funcionamiento es con mezcla rica (excesivo combustible en relación con la cantidad de aire) aparecen hidrocarburos sin quemar. Si es con mezcla pobre (poco combustible) se generan oxidos de nitrógeno. Para que estos gases nocivos se reduzcan al mínimo hay varios procedimientos. Una es intentar que la relación entre el volumen de aire que ingresa al cilindro sea aproximadamente 14,7 veces el volumen de combustible, es decir, que por cada parte de combustible ingresen 14,7 partes de aire, esta relación se obtiene por estequiométrica, y coincide con el factor lambda igual a 1.
    • De todas formas debido a la imposibilidad de controlar totalmente el proceso de la combustión, se siguen generando gases nocivos. Para reducirlo (hasta un 75%) existe el catalizador. Éste se ubica muy cerca del colector de escape (para que los gases tengan al menos unos 500 °C). BILIOGRAFIA López, Fredy Mendiburu (2005). Biomasa y sus ventajas. España: UDE.