* 3 kg de glucosa dan (3 * 180 g/mol) = 540 mol de glucosa * Con una eficiencia del 90% se obtienen 0.9 * 2 * 540 = 972 mol de etanol * 972 mol de etanol pesan 972 * 46 g/mol = 44.7 kg de etanol al 94% * El poder calorífico del etanol es 6000 kcal/kg * La cantidad de calor desprendido al quemar 44.7 kg de etanol es: 44.7 * 6000 = 268200 kcal Por lo tanto, la cantidad de calor desprendido al quemar el etanol ob

1. z
BIOMASA
CURSO ENERGIA RENOVABLE 1

2. z
Y que es la
Biomasa?
 Cualquier tipo de biomasa proviene de la
reacción de la fotosíntesis que produce
sustancias orgánicas a partir de CO2 y del
oxígeno del aire, asi como de otras
sustancias simples aprovechando la
energía del Sol.
 Para formar plantas y árboles el Reino
animal incorpora, transforma y modifica
dicha energía. Sin embargo esto también
presenta transformación en difrentes
subproductos.
 Siendo un elemento indispensable para el
mantenimiento del equilibrio ecológico,
permitiendo la conservación y el
enriquecimiento de la biodiversidad
biológica y del suelo.

3. z
Porque se considera como fuente
energetica
 La biomasa en todas sus formas, ha sido fuente de
alimentos, fibras, forraje, materia prima y antes del
siglo XIX fue la fuente natural de energía y de materia
prima, siendo aun el principal energético en muchos
países en desarrollo. Es por ya sus conocidas
caracteristicas de aprovechamiento, asi como la
facilidad de obtencion, que aun en nuestros dias,
sigue siendo una fuente confiable de energia.

4. z
Panorama de la Biomasa
 Esta energía representa el 90% del consumo
energético rural, en donde por lo general su uso es
muy ineficiente, baja disponibilidad de energía útil y
su consumo excesivo produce la degradación
ecológica, deforestaron, erosión, desertificación,
etc. Aunque tiene un carácter renovable, en
muchas zonas no se aprovecha esta ventaja. En
muchas sociedades, la biomasa no se considera
dentro de las políticas ni de los programas
nacionales energéticos.

5. z
Ciclo biológico
del carbón
 La fotosíntesis es un proceso físicoquímico por el
cual las plantas algas y bacterias fotosintéticas
utilizan energía de la luz solar para sintetizar
compuestos orgánicos.
 Catalizada por la clorofila es básicamente una
transformación no espontanea.
 La respiración consiste en la oxidación del
carbono orgánico con desprendimiento de dióxido
de carbono, agua y calor.
 De esta manera la mayor parte del carbono
orgánico creado en la fotosíntesis se consume
rápidamente mediante la oxidación y vuelve a
formar CO2, en la respiración metabólica de los
organismos fotosintéticos o bien en la respiración
de los animales heterótrofos que se alimentan de
ellos esta biomasa muerta puede oxidar
naturalmente con el oxígeno atmosférico o
mediante una quema se tiene entonces una
oxidación cuyo resultado es idéntico al de la
respiración: formación de CO2 y agua.

6. z
Complejidad de
la produccion de
biomasa
El ciclo biológico del
carbón y el otro el ciclo
geológico del carbono.
El ciclo de la fotosíntesis
y la respiración es parte
integrante de un ciclo
biogeoquímico del
carbono este se puede
dividir en dos ciclos

7. z
Niveles troficos
y productividad
 La producción y productividad de biomasa es el
incremento de ella en un nivel trófico por unidad de
tiempo y representa la cantidad de energía que
fluye por ese nivel se va a dividir en
 Producción primaria es la elaboración de
materia orgánica que realizan los organismos
autotrofos.
 Producción primaria bruta cantidad total de
energía fijada por los productores mediante
fotosíntesis
 Producción primaria neta representa la
cantidad de biomasa que está a disposición
del siguiente nivel trófico
 Producción secundaria es el incremento de
biomasa por unidad de tiempo de los
consumidores y descomponedores
organismos heterótrofos y representa la
cantidad de materia asimilada por éstos en
nutrición
 y productividad es la velocidad con que se renueva
la biomasa.

8. z

9. z
Clasificación de la biomasa
La biomasa esta constituida por los árboles, residuos forestales,
pastos, cultivos, residuos de cultivos, plantas acuáticas, desechos de
animales, desechos urbanos e industriales.
 En función de su energía vamos a tener la siguiente clasificacion:
 Residuos forestales
 Desechos agrícolas
 Plantaciones energéticas
 Clasificación por la forma de obtención y transformación
 Energía primaria: el recurso se usa en su forma natural (leña).
 Energía secundaria: Se requiere de una transformación.
y se subdivide en: Residuos de cultivos domésticos, residuos animales,
biomasa procesada: combustibles sólidos: carbón vegetal, combustibles
gaseosos; metano, CO2, Combustibles líquidos, alcoholes metílico y etílico,
aceites vegetales.

10. z

11. z
Características de la biomasa
aprovechable
Para evaluar el aprovechamiento de la biomasa como fuente de
energia es necesario considerar parametros y condiciones
siguientes
 Tipo de biomasa: estado fisico en que se encuentra.
 Composición química y física: subprodcuto energetico que se
puede generar.
 Contenido de humedad
 Porcentaje de ceniza: materia solida no combustible.
 Poder calorífico: determina la energia disponible en la
biomasa.
 Densidad aparente: peso por unidad de volumen del material
en su estado fisico, bajo condiciones dadas.

12. z
Contenido
energético
de la
biomasa
 Energía primaria: indica la cantidad de energía contenida
en su forma natural.
 Energía entregada, liberada o disponible: cantidad de
energía disponible para su consumo (en el caso de la leña
la energía liberada es la energía primaria, en el caso del
carbón es sólo una fracción).
 Energía útil: energía empleada en los usos finales, sin
contar las pérdidas.
 Intensidad energética (consumo específico de
combustibles) indica la cantidad de energía utilizada en su
uso final o durante un período determinado.
 Unidades absolutas: para la medición de la cantidad de
energía presente en un recurso natural o materia prima,
MJ,PJ, TJ, etc.
 Unidades relativas: indican la cantidad de energía
producida o consumida en un período, se emplean en la
medición de la energía primaria, disponible y útil.

13. z
Poder calorífico
El poder calorífico es la cantidad de energía de un combustible por unidad de
peso o volumen y depende principalmente del contenido de humedad, MJ/Kg o
MJ/l
 El poder calorífico superior: indica la relación entre la energía total liberada
por la combustión y el peso del combustible.
 El poder calorífico inferior: representa la cantidad efectiva de energía
generada por la combustión, después de considerar las pérdidas producidas
por la evaporación del agua libre y combinada del combustible. El inferior es
menor superior porque no incluye la energía necesaria para la evaporación
del agua contenida en el combustible y la energía requerida para la
formación de vapor de agua a partir de hidrógeno, por lo tanto la diferencia
entre los dos poderes caloríficos depende del contenido de humedad.

14. z
Composición y combustión de la
madera
La madera está constituida por 3 tipos de materiales poliméricos
celulosa hemicelulosa y lignina.
 La celulosa es un polímero lineal compuesto por la unidades
de glucosa en una macromolécula.
 La hemicelulosa es un polímero de bastante menor masa
molecular compuesto de 200 unidades de xilosa.
 La lignina es un polímero entrecruzado constituido por
unidades definir propano las cual es están Unidas por lo
menos 10 tipos de enlaces C-C y C-O.
La combustión de la leña es una reacción de oxidación de la qué
se puede representar por la fórmula general de sus principales
componentes.

15. z
Contenido de humedad
El contenido de humedad representa la cantidad de agua
contenida en el combustible y se puede expresar en
base húmeda o en base seca:
 Base seca: Peso del agua en el combustible/peso del
combustible seco.
 Base húmeda: peso del agua en el combustible/peso
inicial del combustible.
La madera con elevados contenidos de resina tienen el
mayor poder calorifico, la leña tiene menor poder que los
hidrocarburos fósiles, ya que el contenido de agua o
humedad del combustible en biomasa forestal
contribuye alrededor del 50%.

16. z

17. z

18. z
BIO-combustibles
Son combustibles sólidos
líquidos o gaseosos que se
producen a partir de la
biomasa. Según su estado de
agregación pueden ser
gaseosos como el biogás
líquidos como el bioetanol,
biodiesel, aceite vegetal y
líquido piroleñoso y sólidos
como la leña, carbon vegetal y
pellets.

19. z
Tecnologías para el aprovechamiento
de los biocombustibles
Son función de la clase de biomasa, del contenido de
humedad, de las condiciones del proceso de
conversión (tasa de alimentación de la materia,
tamaño de las partículas, relación biomasa-aire,
temperatura de conversión, etc.,) y del uso final del
producto energético. Podemos dividirla en las
siguientes:
 Procesos de combustión directa
 Procesos termoquímicos
 Procesos bioquímicos

20. z
procesos de
combustión directa
Corresponde a la quema
directa de biomasa en un
horno o caldera, ya sea
para sistemas simples
como hornos o estufas, o
de manera industrial.
 Combustion en hornos
de secado.
 Combustion en
calderas.
 Combustion mixta.
 Combustion de
residuos forestales.

21. z
Procesos termoquímicos
 Producen la transformacion quimica de la biomsa
por aplicación de calor, que implica una gasificacion
de ella o una pirolisis para dar productos.
 Es necesario una reduccion de su tamaño para que
el proceso sea eficiente, asi como tambien debe ser
secado. Algunos de estos proceso de
transformacion son:
 Pirolisis.
 Gasificacion.

22. z
Procesos
bioquímicos
Son procesos que implican, empleo de
reacciones bioquimicas, usando
microorganismos como proovedores de
transformacion de sacarosa, almidon, celulosa y
hemicelulosa, obteniendo productos como.
 Bioetanol
 Biobutanol
 Biodiesel
 Biogas
 Biodegradacion de lodos de aguas servidas
de basura domestica o vertederos.
Es importante mencionar que para esta
transformacion es necesario obtener balances
energeticos positivos, es decir donde se requiera
menos energia para producirlos que la que se
pretende sustituir, para que asi en sean una
alternativa energetica real.

23. z
Procesos de transformacion
bioquimica
La degradación enzimática de la biomasa por microorganismos, lo
cual genera energía. Los principales son la biometanación (digestión
anaeróbica, que produce un gas combustible (metano) y procesos
microbiológicos anaeróbicos (fermentación) que produce
combustibles líquidos (etanol).
 En la biometanación se usa como materia prima substancias
orgánicas con alto contenido de humedad, como estiércoles y
aguas negras, utilizándose también residuos agrícolas y desechos
de la industria alimenticia, plantas acuáticas y pastos.
 La materia orgánica en contacto con microorganismos en ausencia
de oxígeno produce metano (biogás) y anhídrido carbónico. El
poder calorífico es de aproximadamente del 60% del gas natural y
el residuo son lodos con un valor fertilizante importante, de tipo
orgánico de alta calidad (bioabono), en donde se han eliminado la
mayor parte de microorganismos patógenos originales,
reduciéndose los niveles de contaminación ambiental.

24. z
Impactos ambientales debidos al uso
inadecuado
de la biomasa
 Erosión.
 Aire contaminado.
 Agua contaminada.
 Biodiversidad y paisaje.
 Otros riesgos ( incendios, enfermedades).

25. z
Principales rutas de la conversión de la
biomasa

26. z
Ejercicio Tarea
 Según la ecuación, la fermentación de 1 mol de
glucosa da 2 moles de bioetanol. Calcular la
cantidad de calor desprendido en la combustion de
bioetanol al 94%, obtenido en la fermentacion de 3
kg de glucosa. Suponer una eficiencia del 90% de
la fermentacion. Poder calorifico del bioetanol 6000
Kcal/Kg.