Pres biomasa

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

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

3. INTRODUCCION AL APROVECHAMIENTO DE FUENTES RENOVABLES DE ENERGIA
BIOMASA
3
TOTALES MUNDIALES DE BIOMASA
(millones de toneladas métricas)
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
Total Masa de
Materia Viva
incluyendo
Humedad 2,000
Total en
Plantas de
tierra 1,800
Total en
Bosques
1,600
POBLACION MUNDIAL
7,000 MILLONES
770 kg / PERSONA
BIOMASA TERRESTRE
PER CAPITA

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

5. INTRODUCCION AL APROVECHAMIENTO DE FUENTES RENOVABLES DE ENERGIA
BIOMASA
5
LA BIOMASA COMO COMBUSTIBLE
OXIDACION RAPIDA DE UN MATERIAL EN EL
OXIGENO DEL AIRE CON
DESPRENDIMIENTO DE LUZ Y CALOR
COMBUSTION
BIOMASA
Celulosa
Azúcares (Carbohidratos)
Almidones
Proteínas
energía
O
H
CO
O
CH 


 2
2
2
4 2
2
Ejemplo: Metano
  energía
O
H
CO
O
O
CH 


 2
2
2
2
Combustión de
Carbohidratos

6. INTRODUCCION AL APROVECHAMIENTO DE FUENTES RENOVABLES DE ENERGIA
BIOMASA
6
LA BIOMASA COMO FUENTE DE ALMACENAMIENTO DE ENERGIA SOLAR
CO2
H2O
•Procesos naturales de descomposición y
•Cadenas alimenticias AEROBIAS
BIOMASA
Carbón
Hidrógeno
Oxígeno
Nitrógeno
PRINCIPALES
CONSTITUYENTES DE
LA MATERIA VIVA
FOTOSINTESIS: Proceso inverso a la combustión o descomposición
que ocurre en forma natural en las plantas verdes
  2
2
2
2 O
O
CH
Solar
Energía
O
H
CO 



DE ESTA FORMA EL CRECIMIENTO DE LA MATERIA VIVA EN LA BIOSFERA PUEDE
VERSE COMO UNA FORMA DE ALMACENAMIENTO DE ENERGIA SOLAR
CIERRE
DE CICLO

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

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

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

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

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

12. INTRODUCCION AL APROVECHAMIENTO DE FUENTES RENOVABLES DE ENERGIA
BIOMASA
12
FORMAS DE EXTRACCION DE LA ENERGIA A PARTIR DE BIOMASA (cont.)
5.- FERMENTACION
PROCESO MEDIANTE EL CUAL LOS AZUCARES
SON CONVERTIDOS EN ALCOHOLES MEDIANTE
REACCIONES BIOLOGICAS ANAEROBIAS
BIOMASA
Hidrólisis
AZUCARES
Fermentación
Destilación
ETANOL
•Uso directo
•o diluente de
gasolina
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
RENDIMIENTOS EN ETANOL

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

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

15. INTRODUCCION AL APROVECHAMIENTO DE FUENTES RENOVABLES DE ENERGIA
BIOMASA
15
POTENCIAL DE OBTENCION DE ENERGIA A PARTIR DE BIOMASA
vs CONSUMOS ACTUALES
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
POTENCIAL DE ALMACENAMIENTO
DE ENERGIA POR BIOMASA
TERRESTRE 3,000 EJ/año
Carbón
23%
Petróleo
32%
Nuclear
6%
Hidro
6%
Biomasa
14%
Gas
19%
CONSUMO TOTAL DE TODAS LAS
FORMAS DE ENERGIA 400 EJ/año
750 %
>

16. INTRODUCCION AL APROVECHAMIENTO DE FUENTES RENOVABLES DE ENERGIA
BIOMASA
16
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
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
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
SOLO 0.5% DE LA RADIACION TOTAL
RECIBIDA SE CONVIERTE EN FOLLAJE
10 TONELADAS DE BIOMASA
(BASE SECA) / hectárea año

17. INTRODUCCION AL APROVECHAMIENTO DE FUENTES RENOVABLES DE ENERGIA
BIOMASA
17
DISPONIBILIDAD DE LA BIOMASA COMO RECURSO ENERGETICO
NO TODA LA BIOMASA QUE
POTENCIALMENTE CRECE EN
LA TIERRA (3,000 GJ/año)
ES UTILIZABLE COMO
ENERGIA
ALIMENTACION HUMANA
FORRAJE
MADERA Y FIBRAS
ENERGIA
FUENTE DE BIOMASA POTENCIAL 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
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)
50%
del
consumo
actual

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

19. INTRODUCCION AL APROVECHAMIENTO DE FUENTES RENOVABLES DE ENERGIA
BIOMASA
19
ASPECTOS ECONÓMICOS
FACTORES
INSTITUCIONALES
•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
BIOGAS
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
CULTIVOS
ENERGÉTICOS
ÉXITO ECONÓMICO SI:
•PUEDEN PRODUCIRSE EN TIERRAS SIN USO AGRÍCOLA A UN COSTO
COMPETITIVO CON COMBUSTIBLES FÓSILES
RESIDUOS
FORESTALES
ÉXITO ECONÓMICO SI:
•SE EMPLEAN EXCEDENTES QUE ACTUALMENTE SE DISPONGAN HACIA
RELLENOS SANITARIOS
ETANOL
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

20. Estado Actual
 Existen en el 2010 a nivel mundial 62 GW de potencia
eléctrica generada con biomasa. Los países principales son
EUA, Alemania Suecia el Reino Unido, Brasil y China.
 Los biocombustibles contribuyeron con el 2.7% del
transporte global, la producción de etanol volvió a crecer
después de una caída al subir los precios de los
combustibles fósiles.
 EUA supero a Brasil como productor
 En Europa se produjo la mayor cantidad de biodiesel, sin
embargo se incrementó la importación de otras regiones y
la creación de nuevas industrias, incluyendo compañías de
aviación y empresas petroleras.
20

21. Bioenergia en Mexico
 Se estima que el potencial técnico en
México es de 3,569 PJ/año o el 42%
del consumo anual de 2008.
 La leña es consumida por mas de 28
millones de personas en el medio
rural.
 Ver reporte cuaderno no. 4 de la red
REMBIO
21

22. INTRODUCCION AL APROVECHAMIENTO DE FUENTES RENOVABLES DE ENERGIA
BIOMASA
22
FIN