La materia orgánica es energía
Cuando pensamos en energías renovables, principalmente se nos viene a la cabeza la fotovoltaica, la eólica o incluso la hidráulica, pero se nos escapa la bioenergía aun presentando un papel fundamental en la lucha contra el cambio climático y transición energética. Esta energía renovable ha aumentado su potencia global instalada de forma exponencial con el paso de los años.
Gráfica 1. Capacidad de la bioenergía a nivel mundial desde 2009 hasta 2021 (en MW)
Se entiende como “bioenergía” a la energía procedente del aprovechamiento de la biomasa, fracción biodegradable de la materia de origen orgánico tanto vegetal como animal. Este aprovechamiento energético puede tomar tres caminos distintos: generación eléctrica, térmica o biocombustibles. Este mes de abril dedicamos nuestro Blog a esta fuente de energía renovable enfocándonos en la biomasa y biogás como recurso energético.
Biomasa
Según su procedencia se distinguen distintos tipos de biomasa: forestal, agrícola, ganadera, industrial y urbana; que mediante procesos de transformación (biológicos, mecánicos y termoquímicos) resultan en bioproductos de interés económico, social y medioambiental. De forma genérica, la biomasa tiene como objetivo la generación de energía térmica a través de calderas para calefacción, producción de agua caliente sanitaria y como aporte en determinados procesos industriales. Por ejemplo, en industrias con operaciones de secado el calor suministrado puede producirse a través de la combustión de biomasa residual.
Por otra parte, la generación de electricidad a partir de biomasa sólida se produce cuando el vapor generado en la caldera pasa a una turbina de vapor unida a un generador eléctrico donde la energía cinética de la turbina se transforma en eléctrica.
Actualmente, para que la biomasa pueda alinearse con las demás energías renovables, no solo debe aumentar su producción, sino también eliminar de forma gradual su uso tradicional. Se puede observar en la siguiente gráfica del 2020 como más de la mitad de la distribución de consumo global proviene de métodos tradicionales de cocción, siendo la obtención de electricidad la que presenta la menor proporción.
Gráfica 2. Distribución del consumo mundial de bioenergía en 2020
La primera instalación de biomasa en España, que ejerce la función de una central de calefacción y agua caliente sanitaria, se inauguró en 1999 y fue un proyecto pionero en España. Este proyecto, el cual fue una iniciativa del IDEA, lleva directamente la energía calorífica a los centros donde se va a consumir. A medida que pasaron los años esta tecnología ha tenido un gran auge y esto se demuestra con el crecimiento del número de las instalaciones de este tipo. En el año 2005 solamente había 9.556 instalaciones de biomasa en España y en un periodo de 10 años, estas han crecido hasta las 160.036 instalaciones generando una potencia de 12.570 GWh.
Gráfica 3. Consumo interior anual de energía procedente de biomasa sólida en la Unión Europea (UE-27) desde 2000 hasta 2021
En la gráfica se muestra que el consumo de energía en Europa ha aumentado de manera progresiva a lo largo de los años, debido en gran parte al impulso que se ha realizado a través de la unión europea y a nivel nacional, así como un fomento del uso de energías renovables.
Actualmente, la mayor planta de biomasa en España se cuenta en Huelva y tiene una capacidad de producción de 50 MW. Esta planta genera energía eléctrica a partir de residuos forestales, agrícolas y residuos de madera. Aun que, si miramos a nuestros vecinos europeos, nos encontramos con que la planta de mayor potencia de Europa se encuentra en Reino Unido y tiene una capacidad de 740 MW.
Gráfica 4. Producción por países de energía a partir de biomasa sólida en la Unión Europea 2021
Como se puede observar en la gráfica comparativa de producción de energía a partir de biomasa a nivel europeo, España se encuentra en el octavo puesto, siendo a nivel europeo Alemania el principal productor seguido de Francia y Suecia.
Biogás
Además de la biomasa, nos encontramos con el biogás, gas combustible que se obtiene también a partir de residuos orgánicos. Las principales fuentes son los residuos ganaderos y agroindustriales, los lodos de EDARs (Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales Urbanas) y residuos FORSU (Fracción Orgánica de los Residuos Sólidos Urbanos).
El biogás se produce a partir de una digestión anaerobia que consiste en una degradación biológica mediante la acción de microorganismos en ausencia de oxígeno. Está compuesto principalmente por metano (50-70%) y dióxido de carbono (30-50%), y si es tratado adecuadamente (separación del dióxido de carbono y eliminación de humedad e impurezas…), se enriquece dando lugar a una corriente de biometano siendo posible su inyección en la red nacional de gas natural, este proceso se conoce con el nombre de “upgrading”.
Al igual que la biomasa, el biogás puede generar energía térmica y eléctrica. En el caso de la generación térmica se trata del uso directo del biogás en los quemadores de las calderas como sustituto renovable del gas natural. Por otro lado, la energía térmica se obtiene mediante equipos de cogeneración de rendimientos muy variables debido a la diversidad de sus tamaños (a mayor tamaño, mayor rendimiento).
El metano fue identificado por primera vez a finales del siglo XVII como un gas inflamable que procedía de las burbujas generadas en los pantanos. Aunque no fue hasta la década de los 80 cuando adquirió cierta importancia como forma de recuperación energética en explotaciones agropecuarias y agroindustriales (el primer digestor anaeróbico construido a escala real se llevó a cabo en 1859 en Bombay, India). En la actualidad, el biogás es considerado como una fuente energética renovable alternativa al carbón y petróleo y ha contribuido a impulsar el desarrollo económico sostenible. En la siguiente gráfica se observa la ascendente evolución de esta energía a nivel mundial.
Gráfica 5. Capacidad energética del biogás a nivel mundial desde 2009 hasta 2021 (en MW)
La mayor parte de la producción mundial de biogás se centra en Europa con un total de 18.943 plantas en 2019 en las que se obtuvo una producción de 193 TWh. De estas plantas de biogás, 725 corresponden a la producción de biometano.
Gráfica 6. Producción global de biogás en 2019, por región (en billones de metros cúbicos)
España, a diferencia del resto de Europa, ha presentado un desarrollo moderado de esta tecnología con 146 plantas, de las cuales 130 reportaron consumo de biogás en 2020. La producción estimada de estas plantas se encuentra en torno a 2,74 TWh. En cuanto a la producción de biometano, España presenta cinco plantas donde realizan la depuración de biogás (1).
A día de hoy, la bioenergía crece cada vez más rápido ya que es clave en el actual desafío de gestión provocado por el aumento exponencial de desechos orgánicos, y a diferencia de otras energías renovables, presenta una independencia a las condiciones climáticas posibilitando una generación continua de energía.
1. EBA, European Biogas Association. ANNUAL REPORT 2020. [En línea] https://www.europeanbiogas.eu/wp-content/uploads/2021/01/Annual-Report-2020-new.pdf.