Alumno: Carlos Arturo Escárcega Pliego Profr.: Dr. Roberto Best y Brown

1. “BIOMASA COMO FUENTE DE ENERGIA RENOVABLE” Alumno: Carlos Arturo Escárcega Pliego Profr.: Dr. Roberto Best y Brown

2. BIOMASA ES TODA LA MATERIA VIVA EN LA SUPERFICIE EXTERNA DELGADA DE LA TIERRA LLAMADA BIOSFERA desechos Composta Planta de biogás INTRODUCCION PUEDE VERSE COMO UN ENORME ALMACEN DE ENERGIA QUE SE RENUEVA CONTINUAMENTE CICLO IDEAL DEL CO2 ENERGIA SOLAR CO2 ENERGIA TRANSPORTE, TERMICA Y ELECTRICA

3. POBLACION MUNDIAL 5, 500 MILLONES 400 TON / PERSONA BIOMASA TERRESTRE PER CAPITA TOTALES MUNDIALES DE BIOMASA (millones de toneladas métricas) Total Masa de Materia Viva incluyendo Humedad 2,000 Total en Plantas de tierra 1,800 Total en Bosques 1,600

4. HASTA FINALES DEL SIGLO XVII LA BIOMASA (MADERA) ERA LA PRINCIPAL FUENTE DE ENERGIA CALENTAMIENTO ILUMINACION CARBON DE MADERA PRODUCCION DE METALES CAVADO DE MINAS PROFUN-DAS (REQUIERE BOMBEO AGUA DE FLOTACION) USO DE CARBON MINERAL (MAS ECONOMICO) AGOTAMIENTO DEL CARBON MINERAL SUPERFICIAL PRIMERAS MAQUINAS CRECIMIENTO DE LA POBLACION INCREMENTO EN EL PRECIO DE LA MADERA DE LA MADERA AL CARBON UNA VISION DEL ORIGEN DE LA REVOLUCION INDUSTRIAL

5. OXIDACION RAPIDA DE UN MATERIAL EN EL OXIGENO DEL AIRE CON DESPRENDIMIENTO DE LUZ Y CALOR COMBUSTION Ejemplo: Metano Celulosa Azúcares (Carbohidratos) Almidones Proteínas BIOMASA Combustión de Carbohidratos LA BIOMASA COMO COMBUSTIBLE

6. Carbón Hidrógeno Oxígeno Nitrógeno PRINCIPALES CONSTITUYENTES DE LA MATERIA VIVA • Procesos naturales de descomposición y • Cadenas alimenticias AEROBIAS CIERRE DE CICLO BIOMASA FOTOSINTESIS: Proceso inverso a la combustión o descomposición que ocurre en forma natural en las plantas verdes LA BIOMASA COMO FUENTE DE ALMACENAMIENTO DE ENERGIA SOLAR CO2 H2O DE ESTA FORMA EL CRECIMIENTO DE LA MATERIA VIVA EN LA BIOSFERA PUEDE VERSE COMO UNA FORMA DE ALMACENAMIENTO DE ENERGIA SOLAR

7. BIOMASA FORMAS DE EXTRACCION DE LA ENERGIA A PARTIR DE BIOMASA 1.- COMBUSTION DIRECTA Calentamiento doméstico COMBUSTIBLE Secado Despedazado Peletizado Calentamiento industrial Energía Eléctrica

8. BIOMASA Tratamiento inicial PROCESO CON AIRE Gas de bajo poder calorífico Planta de vapor Separación de residuos Lavado de gas AGUA Gasificador AIRE Gas con poder calorífico medio PROCESO CON OXIGENO BIOMASA Tratamiento inicial Separación de residuos Lavado de gas Planta de vapor AGUA Gasificador Gas de síntesis Remoción de CO2 Ajuste de relación C:H AIRE Planta de oxígeno Combustible gaseoso Separación Síntesis Combustible líquido FORMAS DE EXTRACCION DE LA ENERGIA A PARTIR DE BIOMASA (cont.) CONSISTE EN HACER REACCIONAR UN COMBUSTIBLE SÓLIDO CON VAPOR DE AGUA Y AIRE u OXIGENO A ALTA TEMPERATURA 2.- GASIFICACION

9. FORMAS DE EXTRACCION DE LA ENERGIA A PARTIR DE BIOMASA (cont.) DESCOMPOSICION DE MATERIA ORGANICA EN METANO Y BIOXIDO DE CARBONO EN AUSENCIA DE OXIGENO MEDIANTE LA ACCION DE BACTERIAS 3.- DIGESTION ANAEROBIA • DESCOMPOSICION DE VEGETACION TERRESTRE • DESCOMPOSCION DE MAT. ORGANICA EN CUERPOS DE AGUA NATURAL DIGESTION ANAEROBIA DE BIOMASA SINTETICA • RELLENOS SANITARIOS • Residuos Agrícolas • Residuos Urbanos • DIGESTORES ANAEROBIOS • Residuos Agrícolas • Residuos Urbanos • COMBUSTIBLE • Doméstico • Transporte • Generación eléctrica BIOGAS CH4 50-75% CO2 25-50% PRODUCTOS • COMPOSTA • Uso Agrícola • Alto contenido de nutrientes RESIDUO Composta

10. EJEMPLO DE DIAGRAMA DE FLUJO DIGESTIOS ANAEROBIA DE RESIDUOS SOLIDOS ORGANICOS Y LODOS DE TRATADORA DE AGUA ALTOS TIEMPOS DE RESIDENCIA EN LOS REACTORES (Equipos muy grandes) FORMAS DE EXTRACCION DE LA ENERGIA A PARTIR DE BIOMASA (cont.) 3.- DIGESTION ANAEROBIA (cont.)

11. SITIOS EXPROFESAMENTE DISEÑADOS Y CONSTRUIDOS PARA CONFINAR RESIDUOS SÓLIDOS MUNICIPALES DE MANERA CONTROLADA 4.- RELLENOS SANITARIOS 1.- PREPARACION DEL TERRENO PROCESO BIOGAS 150-300 m3/ton basura FASES DESCOMPOSICION ANAEROBIA DE MATERIA ORGANICA 2.- LLENADO POR CAPAS 3.- RECUBRIMIENTO FORMAS DE EXTRACCION DE LA ENERGIA A PARTIR DE BIOMASA (cont.)

12. PROCESO MEDIANTE EL CUAL LOS AZUCARES SON CONVERTIDOS EN ALCOHOLES MEDIANTE REACCIONES BIOLOGICAS ANAEROBIAS 5.- FERMENTACION • Uso directo • o diluente de gasolina AZUCARES ETANOL Hidrólisis Fermentación Destilación RENDIMIENTOS EN ETANOL MATERIA PRIMA LITROS/ton Litros/ha*año Caña de Azúcar 70 400 – 12000 Maíz 360 250 – 2000 Yuca (raíz) 180 500 – 4000 Papa (dulce) 120 1000 – 4500 Madera 160 160 - 4000 BIOMASA FORMAS DE EXTRACCION DE LA ENERGIA A PARTIR DE BIOMASA (cont.)

13. RESIDUOS AGRICOLAS • RESIDUOS DE COSECHAS • RESIDUOS DE MADERA • EXCEDENTES DE PRODUCCION RESIDUOS DE GANADERIA RESIDUOS DE CULTIVOS TROPICALES BIOMASA DESECHOS SOLIDOS ORGANICOS • RESIDUOS SOLIDOS MUNICIPALES • RESIDUOS COMERCIALES E INDUSTRIALES • BAGASO DE CAÑA • CASCARILLA DE ARROZ • CASCARA DE COCO FUENTES DE BIOMASA CULTIVOS ENERGETICOS • MADERA • CAÑA DE AZUCAR • MAIZ, SORGO

14. RESIDUOS AGRICOLAS RESIDUOS DE GANADERIA RESIDUOS DE CULTIVOS TROPICALES DESECHOS SOLIDOS ORGANICOS CULTIVOS ENERGETICOS COMBUSTION DIRECTA GASIFICACION DIGESTION ANAEROBIA RELLENOS SANITARIOS FERMENTACION Y EXTRACCION • Energía térmica • Energía Eléctrica METODOS DE EXTRACCION DE ENERGIA EN FUNCION DE LA FUENTE DE BIOMASA ETANOL ACEITES Gas de Síntesis BIOGAS BIOGAS • Energía térmica • Energía Eléctrica • Transporte • Energía térmica • Energía Eléctrica • Transporte • Transporte • Energía térmica • Energía Eléctrica

15. > POTENCIAL DE ALMACENAMIENTO DE ENERGIA POR BIOMASA TERRESTRE 3,000 EJ/año CONSUMO TOTAL DE TODAS LAS FORMAS DE ENERGIA 400 EJ/año 750 % POTENCIAL DE OBTENCION DE ENERGIA A PARTIR DE BIOMASA vs CONSUMOS ACTUALES

16. 1000 kWh equiv. 3.6 GJ y 1 ha equiv. 10,000 m2 36,000 GJ Solo 1/3 se recibe durante el periodo de crecimiento 12,000 GJ 20% de ésta llega efectivamente a las hojas 2,400 GJ 16.7% de la cual se pierde por reflexión 2,000 GJ 50% de ésta fotosintéticamente activa 1,000 GJ 30% de ésta = energía almacenada 300 GJ 60% de ésta se convierte en follaje 180 GJ 10 TONELADAS DE BIOMASA (BASE SECA) / hectárea año SOLO 0.5% DE LA RADIACION TOTAL RECIBIDA SE CONVIERTE EN FOLLAJE EFICIENCIA DE CONVERSION DE ENERGIA SOLAR EN BIOMASA EN TERMINOS ENERGETICOS, NO TODA LA RADIACION INCIDENTE EN UNA PLANTA VERDE ES CONVERTIDA EN ENERGIA UTILIZABLE Ejemplo: Una hectárea de tierra en una zona con Irradiancia de 1000 kWh/m2 año

17. ALIMENTACION HUMANA FORRAJE NO TODA LA BIOMASA QUE POTENCIALMENTE CRECE EN LA TIERRA (3,000 GJ/año) ES UTILIZABLE COMO ENERGIA MADERA Y FIBRAS ENERGIA FUENTE DE BIOMASAPOTENCIAL ANUAL DE DISPONIBILIDAD (EJ) Cultivos Energéticos 128 Residuos Animales 25 Resuduos de Forestales 14 Residuos de Caña de Azúcar 12 Bosques Existentes 10 Residuos Urbanos 3 TOTAL 205 50% del consumo actual DISPONIBILIDAD DE LA BIOMASA COMO RECURSO ENERGETICO UN ESTIMADO DEL POTENCIAL REAL UTILIZABLE PARA LA PRODUCCION DE ENERGIA PARA EL AÑO 2050 (Conferencia de las Naciones Unidas en Medio Ambiente y Desarrollo)

18. BENEFICIOS E IMPACTO AMBIENTAL BENEFICIOS DISMINUCION DE CO2 DE EFECTO INVERNADERO CICLO CERRADO DE CO2 COMBUSTION DIRECTA DISMINUCION EN EL EFECTO DE LLUVIA ACIDA DISMINUCION EN LA EMISION DE OXIDOS DE AZUFRE APROVECHAMIENTO DE BIOGAS EN RELLENOS SANITARIOS DISMINUCION DE CH4 DE EFECTO INVERNADERO 30 veces mayor que CO2 REDUCCION EN EL METANO QUE SE EMITE AL AMBIENTE EFECTO NOCIVO DEL USO DE FERTILIZANTES Y PESTICIDAS IMPACTOS POTENCIALES

19. ASPECTOS ECONÓMICOS • RÉGIMEN DE IMPUESTOS • GRATIFICACIÓN PARA INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO • CUANTIFICACIÓN EN TÉRMINOS ECONÓMICOS DEL USO DE COMBUSTIBLES “NEUTROS” EN EFECTO INVERNADERO • IMPUESTO AL USO DE COMBUSTIBLES FÓSILES FACTORES INSTITUCIONALES • ÉXITO ECONÓMICO SI: • EL GAS SE VENDE AL PRECIO COMPARABLE AL GAS NATURAL • SE DA UN CRÉDITO POR LA DISPOSICIÓN DE DESPERDICIOS • LAS PLANTAS DE BIOGAS SE OPERAN EN CICLOS COMBINADOS BIOGAS • ÉXITO ECONÓMICO SI: • PUEDEN PRODUCIRSE EN TIERRAS SIN USO AGRÍCOLA A UN COSTO COMPETITIVO CON COMBUSTIBLES FÓSILES CULTIVOS ENERGÉTICOS • ÉXITO ECONÓMICO SI: • SE EMPLEAN EXCEDENTES QUE ACTUALMENTE SE DISPONGAN HACIA RELLENOS SANITARIOS RESIDUOS FORESTALES • ÉXITO ECONÓMICO DEPENDE DE : • SI SE PRODUCE EX- PROFESO O ES UNA ADICIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AZÚCAR • SI SE PRODUCE COMO EXTENDEDOR DE GASOLINA O PURO • EL PRECIO DE LA GASOLINA EN EL MERCADO ETANOL

20. FIN