La biomasa como combustible

La biomasa es la materia orgánica renovable que proviene de una secuencia de fenómenos biológicos y que tiene origen animal, vegetal, o de productos derivados de los anteriores.

Existen dos tipos o dos distribuciones de la biomasa según su origen:
Biomasa primaria: aquella que procede de la función fotosintética, es decir, de los vegetales que, a partir de CO2, H2O y radiación solar generan materia orgánica vegetal.
Biomasa secundaria: es la que proviene de la biomasa primaria, es decir, los residuos de los seres vivos y sus transformaciones.

La biomasa puede ser sólida, líquida o gaseosa y existen varios tipos según su procedencia: agrícola, forestal, ganadera e industrias relacionadas con las anteriores. También puede tener un origen natural o residual.

Desde el punto de vista energético, la biomasa puede ser sometida a los mismos procesos termoquímicos que el carbón: combustión, pirólisis, gasificación y todas las composiciones posibles de los tres procesos.
A diferencia del resto de combustibles, la biomasa también puede someterse a procesos bioquímicos, que son aquellos en los que intervienen bacterias y se produce la fermentación.

Biomasa primaria:

Su caracterización se lleva a cabo por ensayos similares a los de los carbones: ensayo inmediato, ensayo elemental, composición elemental orgánica, poder calorífico, densidad aparente, tamaños y granulometrías.
Las biomasas también contienen una pequeña parte de materia inorgánica que se caracteriza por los índices de escorificación y ensuciamiento y la temperatura de fusión de las cenizas, al igual que en los carbones.
La biomasa vegetal, cuando está seca alcanza las 5000 Kcal/kg, como poder calorífico superior. Cuando la biomasa contenga por encima del 80% de humedad, el poder calorífico inferior (base seca) se hace cero.

La composición elemental de la biomasa podría ser la siguiente: 50% de carbono, entre 5,5 y 6,5% de hidrógeno, muy poco azufre, nitrógeno en distintas proporciones, entre el 60 y el 80% de materias volátiles y mucho menor contenido en cenizas que los carbones.

La obtención del bioetanol:

El bioetanol se obtiene mediante fermentaciones de varios productos vegetales (uva, cebada, trigo...) cuya característica principal es un contenido aceptable en azúcares, dado que el proceso que más etanol produce a partir de biomasa es la fermentación de los azúcares. La reacción de formación sería:

C6H12O6 ------> 2CH3CH2OH + 2CO2

Esta reacción química tiene lugar con abuntante hidrógeno (H+) y en presencia de enzimas. Como materias primas de los azúcares necesarios para la reacción se pueden citar la caña de azúcar, la remolacha y varios cereales. Pero previamente, hay que someter al cereal a una reacción de hidrólisis para obtener los azúcares:

C6H10O5 + nH2O -------> C6H12O6

Para la obteción del etanol servirían todos los cereales, ya que todos se componen en mayor o menor medida de azúcares, pero los que normalmente se utilizan son la cebada, el trigo y el maíz.

El bioetanol se utiliza también para producir éteres, que son componentes presentes en la gasolina - a raíz de la normativa europea que impide el uso de compuestos derivados del plomo para mejorar el índice de octano - . Los éteres más comunes son los MTBE, ETBE y TAME, y se obtienen de la reacción de un alcohol con una olefina.

La obtención de biogás:

El biogás está principalmente compuesto por metano (CH4) y CO2, para producirlo se utilizan resíduos de materia orgánica, como pueden ser lodos de depuradora que se conducen a digestores. En este caso se somete la biomasa a un proceso bioquímico.

La obtención del biodiesel o biogasóleo:

Las materias primas para obtener el biodiesel son aceites de origen vegetal, procedentes por ejemplo de cultivos energéticos, o de origen animal, como pueden ser los ácidos grasos. Principalmente se utilizan aceites de girasol o de colza.
El proceso consiste en extraer el aceite de la planta, cadenas hidrocarbonadas de función ácida, para hacerlas reaccionar con metanol para dar un éster:

ÁCIDO + CH3OH <------> ÉSTER + GLICERINA

Esta reacción se lleva a cabo en presencia de iones OH- y los ésteres que se originan son FAMEs, ésteres etílicos de ácidos grasos.
Los ésteres tienen el mismo comportamiento en los motores que los gasóleos petroquímicos.

Para dar una idea del coste de los procesos químicos que se llevan a cabo y tomando como ejemplo una tonelada de madera sometida a procesos termoquímicos pirolíticos, se obtendrían solamente 2kg de metanol.

Crédito de la imagen: Asea_ en Flickr bajo licencia Creative Commons