Producción de bioenergía
La producción de bioenergía puede realizarse de diversas formas, desde
la quema de palos y ramas para cocinar los alimentos hasta la gasificación de
astillas de madera para la producción de combustible de transporte. Los
sistemas de producción de energía se han de comparar desde el punto de vista de
la eficiencia energética, los costos de instalación, las emisiones de carbono,
la intensidad de mano de obra, o conforme a varias gamas de costos y
beneficios. Sin embargo, la idoneidad de los diferentes sistemas dependerá en
gran medida de las estructuras y mercados existentes y no de evaluaciones
aisladas de la producción.
Últimamente se ha discutido mucho acerca de los pretendidos beneficios
de la bioenergía desde el punto de vista de las emisiones de dióxido de
carbono. Es conveniente notar, sin embargo, que la bioenergía solo es una
energía renovable y sostenible bajo determinadas condiciones (Perley, 2008). A
fin de mantener el balance de dióxido de carbono, la cosecha de biomasa no debe
ser mayor que el crecimiento en volumen, siendo preciso tomar en cuenta las
emisiones de carbono que tienen lugar durante los procesos de producción,
transporte y elaboración. Con el objeto de evitar que las políticas conduzcan a
resultados indeseados, la eficiencia de conversión del producto no se debería
desligar de su utilización final.
Desde el punto de vista económico, ambiental y social, la idoneidad de
los diferentes sistemas de producción de bioenergía dependerá mucho de las
circunstancias nacionales y locales. Para asegurar que se alcancen los
objetivos de política, es necesario que en la planificación de una estrategia
relativa a la bioenergía se lleven a cabo análisis de diferentes alternativas y
sus impactos generales.
COMBUSTIBLES
LEÑOSOS SÓLIDOS
Si bien el uso de la madera para cocinar los alimentos y calentarse es
tan antiguo como la civilización, la eficiencia de esta fuente energética varía
según los sistemas de producción. La conversión energética potencial de la
madera que es quemada en un fuego abierto es de solo alrededor del 5 por
ciento. Las estufas de madera tradicionales aumentan esta eficiencia hasta
aproximadamente el 36 por ciento, y las fábricas para caldear de carbón
vegetal, hasta entre el 44 y el 80 por ciento, dependiendo del diseño y el
método empleado para la producción del carbón. Las modernas estufas de pellets
para uso en las viviendas tienen una eficiencia de alrededor del 80 por ciento (Mabee
y Roy, 2001; Karlsson y Gustavsson, 2003).
En la actualidad, se usan o están en experimentación diversas
tecnologías para la producción de bioenergía a escala industrial. Cabe mencionar entre
éstas las calderas de recuperación de calor, los dispositivos de cogeneración
para la producción de calor y energía eléctrica, y los gasógenos de
recuperación de energía de alto rendimiento.
Las calderas con turbina de vapor, que son alimentadas esencialmente
con corteza, se pueden integrar en un aserradero como alternativa a los hornos en
colmena u otras máquinas para la eliminación de desechos. El calor procedente de las
calderas genera vapor, que se utiliza para generar electricidad mediante
turbinas o se emplea en otras operaciones de elaboración. Las calderas de
recuperación tienen una función análoga en las fábricas de pulpa y papel, y se
usan para reciclar el licor negro y recuperar los productos químicos del
pulpeo, así como para producir vapor para las operaciones de pulpeo. La eficiencia
de una caldera con turbina de vapor es por lo general del 40 por ciento
(Karlsson y Gustavsson, 2003). El tradicional bajo precio de los combustibles fósiles
no ha constituido un aliciente suficiente para dotar los aserraderos de
generadores de electricidad.
El vapor producido por los cogeneradores se usa para suministrar
energía para otras operaciones industriales o a redes de distribución térmica
para viviendas, oficinas o industrias. La recuperación tanto de calor como de
energía eléctrica puede aumentar considerablemente la eficiencia de las
operaciones. Gracias a las tecnologías más recientes y mediante la recuperación
y el reciclado de los humos de combustión, la eficiencia puede llegar hasta el 70 a 80 por ciento (Karlsson y
Gustavsson, 2003).
La eficiencia de carbono de los sistemas de cogeneración basados en la
madera es generalmente alta respecto a las fuentes de energía no renovables y a
la mayoría de los demás biocombustibles. Spitzer y Jungmeier (2006) observaron
que el calor producido por una instalación eléctrica de ciclo combinado
alimentada con astillas liberaba tan sólo 60 g de equivalente de CO2 por kilovatio de
energía producida. Una instalación análoga, alimentada con gas natural,
liberaba alrededor de 427 g
de CO2.
Se informa que las nuevas tecnologías de gasificación recuperan energía
de forma mucho más eficiente, en términos de generación de electricidad, que la
combustión tradicional que tiene lugar en calderas. Un ciclo combinado de
gasificación integrada puede aumentar la eficiencia hasta aproximadamente el 47
por ciento y, mediante los dispositivos de cogeneración, teóricamente hasta el
70 u 80 por ciento. Quedan sin embargo obstáculos técnicos considerables por
superar.
Se ha propuesto la técnica de la gasificación como el procedimiento más
adecuado para el suministro de energía en pequeña escala a las aldeas y las
microindustrias.
Las instalaciones pequeñas constituyen una tecnología apropiada, ya que
son más baratas, los recambios son fácilmente disponibles y las reparaciones
pueden efectuarse en el lugar mismo (Knoef, 2000). Aunque mediante la
gasificación de biomasa se consigue producir energía eléctrica a menor costo
que con generadores de gasóleo, en Camboya, según Abe et al. (2007), las
limitaciones principales que encontraba este procedimiento eran la falta de
suministros regulares y los obstáculos para el cultivo de árboles maderables.
También se ha constatado que la rentabilidad de las pequeñas instalaciones que
funcionan como empresas comerciales era escasa, y que su existencia dependía
mucho tanto de los precios de la energía como de los costos de los insumos de
biomasa (Knoef, 2000). Wu et al. (2002) llegaron a conclusiones análogas tras
investigaciones llevadas a cabo en China, y señalan que las instalaciones medianas
son más apropiadas en los lugares en que el financiamiento es el factor fundamental.
Los hornos de pellets que adoptan la tecnología más perfeccionada para
la conservación y recuperación de la energía se han convertido en una opción
interesante.
Los pellets provienen originalmente de los desechos de la madera (tales
como el serrín y las raspaduras) y no de trozas enteras, y por lo tanto se
pueden considerar como parte integrante de la fabricación de productos forestales. La
materia prima con que se confeccionan se seca y fracciona mecánicamente, y los
pellets se forman por extrusión a alta presión. Los hornos modernos pequeños de pellets
de madera son la máquina más efectiva para la producción en pequeña escala de
bioenergía.
BIOCOMBUSTIBLES
LÍQUIDOS
Los biocombustibles comprenden diversos combustibles líquidos y
gaseosos derivados de la biomasa. Los biocombustibles de «primera generación»
se obtienen a partir de los cultivos alimentarios e incluyen el bioetanol a
base de caña de azúcar y almidón y el biogasóleo a base de semillas
oleaginosas. Los biocombustibles de «segunda generación» se derivan de
productos agrícolas y forestales distintos de los cultivos alimentarios y
aprovechan la lignina, celulosa y hemicelulosa de la planta. La tecnología de
elaboración de la lignina aún está en fase de experimentación.
En los últimos tiempos, los altos precios del petróleo han avivado el
interés por los biocombustibles líquidos. Los que más han atraído la atención han sido
los biocombustibles líquidos derivados de cultivos alimentarios, que tienen
precios más bajos y han alcanzado una fase de desarrollo más avanzada. Se
espera que a mediano plazo, y gracias a progresos tecnológicos futuros, la
competitividad de los biocombustibles de segunda generación pueda aumentar. En
la actualidad, muchos gobiernos ven en los biocombustibles un medio para
reducir la dependencia de las importaciones de petróleo y las emisiones de
gases de efecto invernadero. Por ejemplo, las metas de la Iniciativa sobre los
biocombustibles del Departamento de Energía de los Estados Unidos de América
contemplan llegar a un costo del etanol celulósico competitivo respecto del de
la gasolina para 2012, y reemplazar, para 2030, el 30 por ciento del consumo de
gasolina con biocombustibles (CEPE/FAO, 2007).
Biocombustibles líquidos de primera
generación
Los biocombustibles líquidos de primera generación se fabrican a partir
de una gama de cultivos que son relativamente específicos de determinadas zonas
geográficas. En las regiones templadas, la colza, el maíz y otros cereales se
usan como materias primas para la producción de biocombustibles, mientras que
en las regiones tropicales se usa la caña de azúcar, el aceite de palma y, en
menor medida, la soja y la yuca.
La caña de azúcar no es un cultivo difundido en los países
pertenecientes a la OCDE, entre los cuales solo Australia y los Estados Unidos
de América figuran como los productores importantes. En cambio, la remolacha
azucarera se cultiva en muchos países de
la OCDE, y a pesar de que la finalidad de la producción son los productos alimenticios,
en el futuro, el objetivo productivo puede cambiar.
Las tecnologías para la producción de etanol a partir del azúcar y el
almidón se han afinado y desarrollado con los años. El Brasil y los Estados
Unidos de América han hecho grandes avances en estas tecnologías; el Brasil se
ha concentrado en la fermentación del azúcar, mientras que los Estados Unidos
de América, en la hidrólisis y fermentación del almidón. Varios países de Asia
y el Pacífico tienen sistemas de explotación suficientemente desarrollados y en
vías de expansión, en especial Filipinas, la India, el Pakistán y Tailandia. La
caña de azúcar presenta, entre otras ventajas, la de que el bagazo, que es el
componente celulósico del tallo de la caña, se puede usar para generar energía
con la cual producir bioetanol; y con este procedimiento se consigue aumentar
la eficiencia total de carbono y energía.
La producción de cultivos de semilla oleaginosa está más difundida en
todo el mundo que la producción de caña de azúcar. Las semillas oleaginosas se
usan para producir biogasóleo mediante un proceso llamado de
transesterificación. La producción de los cultivos de similla oleaginosa
requiere, eso sí, condiciones edáficas y de crecimiento inmejorables que
podrían limitar los aumentos de producción, o acarrear la conversión de uso de
las tierras forestales en tierras que se destinarían a los cultivos de semilla
oleaginosa.
Hasta la fecha, Europa ha ocupado un lugar predominante en la industria
del biogasóleo, al generar alrededor del 90 por ciento de la producción mundial
y usar como materia prima principal el aceite de colza. En la actualidad,
Malasia e Indonesia son los mayores productores mundiales de aceite de palma.
En 2006, la superficie plantada de palma aceitera de Malasia era de 3,6
millones de hectáreas, mientras que en Indonesia era de alrededor de 4,1
millones de hectáreas (FAO, 2007c). Las estimaciones de las superficies de
palma aceitera varían considerablemente, y según algunas fuentes serían incluso
mayores que las indicadas por la FAO (Butler, 2007a).
El desarrollo de los biocombustibles y de la industria del aceite de
palma es especialmente importante en Asia, en razón de los fuertes aumentos
proyectados de la demanda de energía en esa región. La conversión de las
tierras para el cultivo de la palma aceitera ha sido causa de conflictos, y se
aduce que la expansión de las plantaciones de palma en Malasia e Indonesia se
ha hecho a menudo a expensas de tierras forestales recientemente
sobreexplotadas, pluviselvas de gran valor o pantanos turbosos que almacenan
carbono. El 27 por ciento de las plantaciones de palma aceitera en Asia
sudoriental se sitúa en terrenos turbosos drenados (Hooijer et al., 2006). Las
emisiones producidas por estos terrenos contribuyen mucho a los gases de efecto
invernadero en todo el mundo.
Últimamente se ha investigado el uso de otras plantas oleaginosas,
tales como Jatropha spp., como materia prima para la producción de biogasóleo. El
género Jatropha comprende más de un centenar de especies, incluidos arbustos y
árboles, es oriundo del Caribe y se encuentra hoy en distintos lugares a través
del trópico.
Las semillas de Jatropha curcas producen un aceite que se usa cada vez
más en la producción de biogasóleo, especialmente en Filipinas y la India. La
planta es resistente, se da bien en tierras marginales y también puede ser
usada para restaurar tierras degradadas. Estas características apuntan a que,
con una ordenación adecuada, la producción de Jatropha curcas podría ampliarse
sin competir directamente con los bosques naturales o las valiosas tierras
agrícolas que se destinan a la producción de alimentos.
Biocombustibles líquidos de segunda
generación
Se espera que, gracias a las tecnologías de segunda generación que
están en fase de experimentación, se consiga producir, a partir de materias
primas celulósicas –que comprenden tanto los residuos agrícolas como la madera–,
biocombustibles líquidos competitivos desde un punto de vista económico para
uso en el transporte. Se prevé que dentro de 10 a 15 años se pueda disponer
de una tecnología comercialmente competitiva para la conversión de la celulosa
en bicombustibles líquidos (Instituto de la Vigilancia Mundial, 2007). La
producción demostrativa de estas materias ya ha comenzado (véase www.iogen.ca),
y el bioetanol es el combustible celulósico líquido más próximo a ser
comercializado. El Gobierno de los Estados Unidos de América está realizando
inversiones en la actualidad en biorrefinerías de celulosa en pequeña escala
(Departamento de Energía de los Estados Unidos de América, 2008).
Es probable que los residuos agrícolas figuren entre las materias
primas para obtención de biocombustibles líquidos más baratas. El bagazo y los
residuos de producción de cereales, como el maíz, el trigo, la cebada, el arroz
y el centeno, se cuentan entre las materias primas que pueden utilizarse para
fabricar bioetanol. Sin embargo, tan sólo se podrá utilizar aproximadamente el
15 por ciento de la producción de residuos total para la generación de energía
tras satisfacer las exigencias relacionadas con la conservación del suelo, la
producción de piensos para el ganado y otros factores como las variaciones
estacionales (Bowyer y Stockmann, 2001). A medida que aumente la producción de
bioenergía, los residuos agrícolas que sirven de materia prima para la
producción de biocombustibles cobrarán mayor importancia, y su disponibilidad aumentará
gracias a las mejores prácticas de ordenación.
Los residuos de las industrias forestales y de madera de plantaciones
forestales son otros recursos potenciales de materia prima para la producción
comercial de biocombustibles celulósicos. Hoy en día, solo una pequeña porción
de los biocombustibles líquidos procede de los bosques, pero el desarrollo de
procedimientos viables de producción de biocombustibles celulósicos líquidos
podría conducir a un aprovechamiento más amplio de la biomasa forestal por el
sector de los transportes.
Para la conversión de la madera en biocombustibles líquidos y en
productos químicos, se usan dos tecnologías básicas: la conversión bioquímica y
la conversión termoquímica (gasificación y pirólisis). En el proceso de
conversión bioquímica, la madera tratada con enzimas libera azúcares
hemicelulósicos y celulósicos que se elaboran ulteriormente para la producción
de etanol y otros productos.
Los residuos de la lignina también se transforman en diversos productos
o se usan para suministrar calor y electricidad a la misma instalación de
conversión o para la venta.
En el proceso de gasificación, la madera y la corteza, calentadas en un
ambiente pobre en oxígeno, producen una mezcla de monóxido de carbono e
hidrógeno, que, una vez purificada, da origen a un gas sintético. El gas
sintético, licuado ulteriormente, se utiliza como combustible de transporte. La
pirólisis es un procedimiento que consiste en elaborar la madera a una
temperatura más baja en un ambiente carente o pobre en oxígeno. Se obtiene con
este proceso madera carbonizada, gas no condensable y aceite pirolítico. Este
último se puede usar directamente como combustible o transformarse en
combustibles refinados y productos químicos.
En la actualidad, la conversión bioquímica requiere virutas de madera
libres de suciedad y corteza, y por tanto los mismos recursos madereros que se
destinan a los aserraderos podrían ser necesarios para dicha conversión. En
cambio, para la conversión termoquímica es posible utilizar una mezcla de
madera y corteza.
Las biorrefinerías representan perspectivas interesantes, ya que
producirán no solo calor y electricidad, sino también combustibles de
transporte y productos industriales. Las modernas fábricas de pulpa, que en
algunos casos son productores netos de calor y electricidad, se pueden definir
como prototipos de biorrefinerías. Se persigue que las fábricas de pulpa dejen
de ser exclusivamente grandes consumidoras de energía y productoras de pulpa y
papel para convertirse en productoras de pulpa y papel y también de calor,
electricidad, combustibles de transporte y productos químicos especiales.
Existe el potencial de ajustar el abanico de productos a las situaciones de
mercado y de aumentar las ganancias que es posible obtener con una cantidad de madera
determinada (CEPE/FAO, 2007).
Los procesos de segunda generación serán probablemente más rentables si
se integraran en las instalaciones manufactureras existentes, tales como las
fábricas de papel, que producen o tienen acceso a una biomasa barata o a
subproductos de biomasa (Global Insight, 2007). Es probable que, a causa de la
exigüidad de los mercados potenciales y de la escasa disponibilidad de las
importaciones, la producción de etanol celulósico no sea abundante fuera de los
Estados Unidos de América, Europa y el Brasil.
En la actualidad, uno de los países más avanzados en el campo de la
conversión de la celulosa son los Estados Unidos de América. Se apoya en ese
país la construcción de biorrefinerías forestales integradas que, agregadas a
las fábricas de pulpa, producen bioenergía renovable y bioproductos a partir de
materiales agrícolas y forestales (CEPE/FAO, 2007).
Las iniciativas recientes en este sector se llevan a cabo en tres áreas
principales:
• investigar procedimientos rentables para
aislar y extraer componentes seleccionados de la madera antes del pulpeo y
destinarlos a la producción de combustibles líquidos y productos químicos;
• utilizar la tecnología de la gasificación
para convertir la biomasa –comprendidos los residuos forestales y agrícolas y
el licor negro– en gas sintético, que se convierte seguidamente en combustibles
líquidos, electricidad, productos químicos y otros materiales valiosos;
• potenciar la productividad de los bosques,
especialmente las plantaciones de biomasa de crecimiento rápido con que se
producen materias primas baratas y de calidad elevada que se destinan a la
generación de bioenergía y a la producción de bioproductos.
El perfeccionamiento de las tecnologías para la producción de
biocombustibles celulósicos encierra promesas para el uso de la madera en la
producción de energía.
Sin embargo, la disponibilidad a través del mundo de las tecnologías
avanzadas necesarias planteará problemas, ya que se debe disponer de
instalaciones capaces de convertir la madera y otras materias primas
celulósicas en combustibles líquidos.
El Instituto de Política Agrícola y Comercial ha advertido que la
política relativa a las patentes y los derechos de patentes y licencias
influirá en la posible adopción de los biocombustibles (IATP, 2007). Además de
las cuestiones tecnológicas y económicas, es crucial comprender las
repercusiones de la política de patentes en la producción de biomasa y
biocombustibles, y el modo en que las tecnologías vinculadas con los biocombustibles
pueden contribuir al desarrollo sostenible.
Los países y empresas privadas que contemplan producir biocombustibles
celulósicos líquidos de segunda generación a partir de la biomasa enfrentan un
futuro incierto aunque potencialmente lucrativo. El desarrollo de tecnologías
que faciliten una producción competitiva de combustibles líquidos a partir de
la madera tomará su tiempo y exigirá inversiones cuantiosas en investigación.
También se necesitan inversiones importantes para la construcción de
instalaciones grandes, especialmente para la gasificación. Cabe notar que,
particularmente en algunos países de Europa, a comienzos del decenio de 1980,
en respuesta a los altos precios del petróleo se construyeron instalaciones de
gasificación para producir metanol a partir de la madera que terminaron no
siendo rentables cuando los precios bajaron (Faaij, 2003).
Los riesgos que entrañan las inversiones en biocombustibles líquidos de
segunda generación son relativamente altos, y por consiguiente la mayor parte
de los países en desarrollo evaluará probablemente con atención otras opciones
antes de acometer la empresa de dichos biocombustibles.
Extraído de: Bosques
y Energía – Cuestiones Clave, Estudio FAO: Montes – 154 – Cap. 3
Organización de las
Naciones Unidas Para La Agricultura y La Alimentación - Roma, 2.008
Partido A.c.O.P. (Animalitos contra la Obsolescencia Programada)
