ENCUENTRO MEDIOAMBIENTAL ALMERIENSE: EN BUSCA DE SOLUCIONES

AGRICULTURA INTENSIVA BARRA DE EXPLORACIÓN

PONENCIA MARCO

ASPECTOS MEDIOAMBIENTALES DE LA PRODUCCIÓN Y USO DE LA BIOMASA COMO RECURSO ENERGÉTICO

Juan E. Carrasco García

Doctor en Ciencias Biológicas. Jefe del Progrma de Biomasa. Centro de Investigaciones Energéticas Medioambientales y Tecnolígicas. Departamento de Energias Renovables (CIEMAT)

 

0. RESUMEN

En este trabajo se analizan los principales efectos mediambientales que pueden resultar de la implantación de la biomasa como forma energética para la producción de calor , electricidad y de biocombustibles líquidos..

Se dedica especial atención a comparar tales efectos con los producidos por los sistemas agrícolas y la utilización de los combustibles fósiles.

 

1. INTRODUCCIÓN

El consumo energético mundial actual se sitúa en torno a los 11500 MTEP/año y se estima que crecerá por encima de los 13000 MTEP/año durante los próximos diez años.

La producción de esta energía, obtenida a partir de materiales de origen fósil en su mayor parte, está asociada a la liberación de una ingente cantidad de emisiones cuya acción tiene múltiples e importantes efectos negativos sobre los ecosistemas y para las que en determinadas ocasiones, como ocurre en el caso del CO2 o de los residuos de las centrales nucleares, no existen soluciones satisfactorias para su adecuado tratamiento y eliminación.

Esta situación hace que los planificadores energéticos se planteen cada vez de una forma más acuciante la necesidad de evitar los productos residuales derivados de la producción energética y para ello las posibles soluciones apuntan hacia tres vías principales como son el ahorro energético, la mejora de la eficiencia en los procesos de producción y consumo energético y el incremento del empleo de las energías renovables.

En términos globales, las dos primeras soluciones no parece que puedan aportar resultados suficientes para lograr cambiar de signo la actual tendencia alcista de consumo energético, debido principalmente al fuerte incremento en la demanda previsible de energía en los países en vías de desarrollo.

Es por ésto que una mayor implantación de las energías renovables se presenta como un elemento imprescindible y de gran significación para aumentar la independencia de los combustibles tradicionales evitando, a su vez, los efectos insostenibles a medio plazo que los mismos pueden producir sobre el medioambiente.

En este contexto, la utilización de la biomasa para la obtención de energía en sustitución de productos fósiles puede jugar un papel relevante en este campo.

La reducción del efecto invernadero y la lluvia ácida, así como la disminución de emisiones del sector transporte son algunos de los grandes objetivos medioambientales sobre los que la utilización de este recurso energético puede incidir de una manera significativa.

Sin embargo, la producción y uso de la biomasa también conlleva diferentes aspectos medioambientales adversos como es la liberación de una serie de emisiones contaminantes, que es preciso conocer a fondo para poder, así, llegar a conclusiones determinantes sobre el impacto ambiental real resultante de la introducción masiva del recurso renovable.

La complejidad del ciclo energético que presentan los materiales biomásicos hace que los efectos medioambientales que tal utilización involucra sean muy numerosos y que su evaluación sea díficil de llevar a cabo ya que existe un gran número de factores de tipo climatológico, geográfico, tecnológico, etc y, generalmente, de tipo local, que influyen de una manera definitiva sobre los resultados finales de tales evaluaciones.

Esta situación, junto con la gran variabilidad de criterios de valoración adoptados en los estudios de impacto ambiental, han ocasionado el que diferentes trabajos sobre un mismo objetivo en este campo ofrezcan a menudo resultados muy diferentes e incluso contrapuestos, por lo que será preciso un importante esfuerzo investigador en los próximos años para determinar con exactitud las implicaciones medioambientales del recurso considerado así como las opciones más adecuadas para lograr los máximos beneficios medioambientales de su uso.

En este trabajo se analizan a la luz de los últimos estudios, algunos de los efectos de tipo medioambiental que conlleva la producción y uso de biomasa, tratándolos de comparar siempre que ha sido posible con los asociados al consumo de los productos fósiles sustituidos en idénticas aplicaciones.

 

2. LA BIOMASA Y EL EFECTO INVERNADERO

Se conoce como efecto invernadero al aumento de la temperatura de la biosfera producida por la capacidad de ciertos gases que componen nuestra atmósfera de reflejar hacia la superficie terrestre las radiaciones de onda larga que son irradiadas desde la misma hacia el espacio exterior dejando, sin embargo, pasar sin dificultad la radiación de onda más corta que, proveniente del sol, llega hasta la tierra.

Este fenómeno de "manta" que ejercen dichos gases sobre la bioesfera permite que la temperatura en la misma sea muy superior a la que correspondería por la posición de nuestro Planeta en el Sistema Solar y, por tanto, ha tenido un papel fundamental en el desarrollo de la vida tal y como la conocemos.

Sin embargo, y principalmente desde el inicio en el siglo XIX de la llamada Era Industrial, se está observando por la acción del hombre un incremento progresivo en la concentración de estos gases que se hallan naturalmente en la atmósfera, así como la aparición de otros que, como los clorofluorcarbonos (CFCs) poseen un origen exclusivamente antropogénico y que, además de su acción destructora de la capa de ozono, contribuyen significativamente al efecto invernadero.

En la tabla 1 se indican los gases de efecto invernadero más importantes, así como la evolución de sus concentraciones en la atmósfera y su contribución relativa estimada actual al recalentamiento terrestre. En la tabla 2 se indican las principales causas, tanto naturales como antropogénicas, que los originan.

Como puede observarse en la citada tabla, la mayor parte de los gases invernadero, todos prácticamente excepto los ya citados CFCs, tienen una relación más o menos directa con la biomasa.

 

Tabla 1.- Concentración en la atmósfera de los principales gases que producen efecto invernadero desde el comienzo de la era industrial y contribución actual estimada al sobrecalentamiento.

 

 

 

GASES

 

CONCENTRACIÓN ATMOSFÉRICA

(ppm)*

 

CONTRIBUCIÓN AL INCREMENTO TEMPERATURA

%

 

1800

 

1989

 

2040**

 

Anhídrido carbónico

 

280

 

350

 

450/600

 

50

 

Metano

 

0,7

 

1,7

 

2,3/3,6

 

15

 

Óxidos de nitrógeno

 

0,28

 

0,3

 

0,33/0,42

 

10

 

Freones, CFC

 

0

 

6,10-4

 

20/80.10-4

 

20

 

Otros (vapor de agua, ozono, etc.)

 

-

 

-

 

-

 

5

 

Aumento de la temperatura media de la atmósfera

 

 

0

 

 

+0,5ºC

 

 

+2ºC/+5ºC

 

 

-

 

(*) Partes por millón (**) Concentración estimada de seguir tendencia actual

(FUENTE: Boletín de la Fundación Europea de la Energía. Febrero 1990)

 

 

Tabla 2.- Algunas de las principales causas que originan la producción de gases invernadero.

 

 

GAS

 

CAUSAS

 

Dióxido de carbono (CO2)

 

Metano (CH4)

 

 

 

 

Óxido nitroso (N2O)

 

 

 

CFCs (CF11, CF12)

 

 

 

Ozono (O3)

 

Utilización de combustibles fósiles, deforestación.

 

Degradación de materia orgánica en cultivos de arroz y terrenos húmedos.

Emisiones digestión de rumiantes y termitas.

Vertederos controlados.

 

Prácticas agrícolas (abonos nitrogenados).

Utilización de combustibles.

Emisiones naturales del suelo (denitrificación).

 

Utilización de refrigerantes.

Limpieza de componentes electrónicos.

Embalaje isotermo.

 

Emisiones de compuestos orgánicos volátiles (VOCs) en la utilización de combustibles.

 

 

Así, el dióxido de carbono, CO2, se produce como emisión neta a la atmósfera no sólo en la combustión de los productos fósiles, sino también durante aquellos procesos de utilización de la biomasa ligados a una disminución de la cantidad total de la misma en la biosfera, como ocurre en los procesos de deforestación. A pesar de que hasta hace poco se le tenía como a un compuesto de nulo efecto medioambiental, en la actualidad se le considera como el principal gas causante del efecto invernadero, al que contribuye, aproximadamente, con un 55% del calentamiento de la biosfera producido por dicho efecto.

La concentración de este gas y por las causas indicadas, ha pasado de unas 280 ppm en 1800, al principio de la era industrial, hasta las 350 ppm en 1989. Según algunos autores (Spitzer et al, 1992) para poder mantener el nivel de CO2 en la atmósfera en torno a 580 ppm que es el nivel considerado máximo admisible por los ecosistemas en los próximos cien años, se precisaría reducir el consumo de energías fósiles en un 40% respecto al valor de 1988.

El metano, CH4, tercer gas invernadero más importante, se origina en la naturaleza, como puede observarse en la tabla 2, en los procesos de descomposición anaerobia de la materia orgánica que ocurren en las zonas pantanosas, ambientes acuáticos y en los vertederos de RSU y plantas de digestión anaerobia. Otra fuente importante la constituyen los procesos de digestión anaerobia que ocurren en el interior del aparato digestivo de rumiantes y termitas, y ya solo con importancia secundaria, el metano se forma en los procesos de combustión, incluído el de la biomasa.

En definitiva, el origen actual de este gas, aunque notablemente antropogénico, no esta significativamente ligado a procesos de utilización energética de la biomasa que, en todo caso, contribuyen a su eliminación, por lo que no será considerado en el campo objeto de este trabajo.

 

Utilización energética de la biomasa y generación de CO2

Tal y como muestra la figura 1, actualmente se liberan a la atmósfera anualmente en torno a 9 Gt de carbono en forma de CO2, procedente de la combustión de productos fósiles (7 Gt de C) y de la de deforestación (2 Gt de C). Parte de este carbono, aproximadamente la mitad, se disuelve en los océanos y se termina fijando en los carbonatos y otros componentes que integran las rocas marinas y los esqueletos de los animales marinos. Otra parte se fija como carbonato en las rocas de la superficie terrestre y entra a formar parte del componente mineral del suelo y de la materia orgánica de los seres vivos; pero una fracción considerable del CO2 liberado permanece como tal en equilibrio en la atmósfera, originándose, así, el incremento paulatino observado en la concentración de dicho gas y el consiguiente efecto invernadero.

En esta situación, la biomasa puede jugar un papel muy importante no solo en el control sino también en la disminución de la cantidad de CO2 liberado a la atmósfera por el sector energético, siendo el sumidero sobre el que el hombre puede actuar más facilmente.

Este hecho, que sin duda alguna constituye una de las aportaciones más singulares y ventajosas de la utilización de este recurso, está basada en la capacidad de las plantas verdes de, mediante el proceso de la fotosíntesis, utilizar el CO2 atmosférico para la producción de sus propios tejidos. Posteriormente el CO2 fijado es devuelto a la atmósfera como producto de la respiración vegetal y de la putrefacción en el suelo de las partes muertas del vegetal, y también se origina este fenómeno durante la combustión de la biomasa y de los combustibles derivados. Por ello, a diferencia de lo que ocurre con los productos fósiles, el ciclo energético del recurso renovable presenta un balance de CO2 nulo, de no considerarse ningún factor externo que intervenga en el mismo y supuesta básicamente constante la cantidad de biomasa en la biosfera, es decir, que para un período discreto de tiempo, se utilize como máximo lo que se produce. Precisamente porque en la actualidad está ocurriendo una intensa y continuada deforestación principalmente del bosque tropical, es por lo que, como puede observarse en la figura 1, la combustión de la biomasa está contribuyendo a la liberación neta a la atmósfera de 2Gt de carbono anuales (equivalentes a 7,3 Gt de CO2/año) antes citada y que viene a sumarse a las producidas por la combustión de productos fósiles.

De acuerdo al balance fotosintético, la capacidad de fijación de CO2 por las plantas es de, aproximadamente, 1,3 t de CO2 por tonelada de biomasa seca producida. La cantidad exacta fijada en cada caso puede establecerse a partir del contenido en carbono orgánico de los materiales biomásicos.

De acuerdo a lo expuesto, el incremento de la cantidad de biomasa en la biosfera que puede lograrse, por ejemplo, a través de una reforestación, puede constituir un sumidero de CO2 importante durante el período de crecimiento del bosque.

Para tener una idea del gran potencial de la biomasa como sumidero de dióxido de carbono baste comprobar, por los datos de la figura 1, como la cantidad de carbono almacenado en las plantas es 130 veces superior a la producida anualmente en el mundo por la generación energética por combustibles fósiles en el mismo período.

Según estudios llevados a cabo por diversos autores, mediante una gestión agrícola y sobre todo forestal adecuadas se podría lograr una capacidad de fijación adicional en la biomasa de entre 50 a 100 Gt de carbono equivalentes a unas 180-360 t de CO2 atmosférico, principalmente mediante repoblaciones en países subdesarrollados y en vías de desarrollo a un coste inferior a 5$ USA/t de C fijada. Esta cantidad es inferior a la estimada para otros sumideros hoy estudiados (ver tabla 3) pero que encierran importantes incógnitas sobre sus posibles efectos ecológicos y de viabilidad técnica.

 

 

Tabla 3.- Principales sumideros potenciales de CO2 y costos de fijación de carbono.

 

 

OPCIÓN

 

CAPACIDAD ALMACENAMIENTO

Gt

 

COSTE ESTIMADO

$ USA/tC

 

Océano (profundidades >500 m)

Terrestre (esferas CO2 sólido)

Acuíferos (profundidades >800 m)

 

107

Sin definir

100

 

30

75

79

 

Pozos abandonados Gas / Petróleo

 

125

 

32

 

GESTIÓN FORESTAL

 

50 - 100

 

5

 

 

Como puede deducirse de lo hasta aquí expuesto, la producción y uso de la biomasa, junto con la detención del proceso de deforestación de bosques tropicales constituyen, así, una de las soluciones más realistas y de mayor potencial para lograr actuar eficientemente contra el actual incremento del efecto invernadero provocado por el aumento de las concentraciones atmosféricas de CO2, en su vertiente, no solo de control, sino de corrección de tal efecto.

Sin embargo, para tener una evaluación exacta del balance de CO2 del ciclo energético de la biomasa es necesario tener en cuenta una serie de "inputs" o gastos de energía que, principalmente asociados al consumo de productos de origen fósil a lo largo del mismo se originan y que suponen un aporte de CO2 no renovable al ciclo, lo que viene a disminuir la cantidad neta de CO2 fijada por unidad de biomasa producida o utilizada.

Esto se analiza a continuación para las dos aplicaciones actuales más importantes de la biomasa: la producción de calor y electricidad por combustión directa de biocombustibles sólidos y la utilización de biocombustibles en motores de combustión interna.

 

Balance del CO2 en la producción de calor y electricidad

La producción de calor y electricidad a partir de la combustión directa de la biomasa en sustitución de combustibles fósiles constituye una de las mejores opciones para evitar la emisión de CO2 por la producción de energía, ya que el balance de este gas para la biomasa en la aplicación considerada es prácticamente nulo.

La razón de este hecho está en que la cantidad de CO2 fósil desprendido durante las fases de producción, transporte y preparación del biocombustible es prácticamente despreciable frente a la cantidad de CO2 fijada por la biomasa, que es la misma que se desprende durante su combustión.

A esta conclusión llegan diferentes estudios realizados sobre el tema. Así, Levandowski y Kicherer en un trabajo llevado a cabo en Alemania en una plantación experimental de unas 100 ha de Miscanthus sinensis -especie herbácea plurianual de tipo lignocelulósico- determinan que la cantidad de CO2 desprendida durante la producción y transporte del material para su combustión a una distancia de 100 Km es de 111,9 Kg CO2/t de biomasa, cifra tan solo algo inferior a un 8% del fijado por la producción de la misma cantidad de biomasa (ver tabla 4).

 

Tabla 4.- Requerimientos energéticos y emisiones de CO2 de las operaciones de cultivo, extracción, transporte y preparación para la combustión de la biomaa de Miscanthus sinensis var. "Giganteus" en Austria. Comparación con el CO2 fijado por la cosecha.

 

 

COMBUSTIBLE / OPERACIÓN

 

INPUT

ENERGÉTICO

 

EMISIONES DE CO2 (Kg CO2/t materia seca)

 

EMISIONES DE CO2

(% de las totales)

 

- Micropropagación.

- Transporte de plántulas (100 Km).

- Preparación del campo.

- Plantación (5 h/ha).

- Control de malas hierbas (mecánico).

- Riego (300 mm el primer año).

- Laboreo (arado, etc.).

- Producción de fertilizantes (100 KgN, 50Kg P2O5 y 200 Kg K2O))

- Transporte de fertilizantes.

- Aplicación de fertilizantes.

- Emisiones de N2O del suelo (2% fertilizante-N).

- Recolección y empacado.

- Transporte de pacas (100 Km).

- Preparación para combustión. Cont. agua 20%.

 

0,83

0,02

0,03

0,03

0,01

0,10

0,04

 

2,04

0,30

0,10

-

0,60

1,00

0,60

 

12,30

0,29

0,39

0,48

0,38

1,37

0,62

 

25,30

4,32

1,42

22,50

8,60

14,40

19,50

 

11,00

0,26

0,35

0,43

0,30

1,23

0,55

 

22,63

3,86

1,27

20,13

7,69

12,88

17,44

 

TOTAL

 

5,7

 

111,9

 

100

 

CO2 fijado por la biomasa (Kg/t materia seca)

 

-

 

1356

 

--

 

Fuente: adaptado de Lewandowski y Kicherer (1995).

Como puede observarse en la citada tabla 4, entre las operaciones previas a la combustión, las más intensivas energéticamente y que determinan la mayor liberación de CO2, son la fertilización y el pretratamiento (molienda y secado) de los materiales que, de una forma general, serán las operaciones que deberán ser optimizadas con mayor atención

En el caso de la fertilización, la generación de CO2 y gases invernadero está asociada, por una parte, a la gran cantidad de energía fósil necesaria para la fabricación de los abonos químicos utilizados en los cultivos, en especial los nitrogenados. Por otra, la fertilización nitrogenada, sobre todo en climas húmedos y suelos encharcados, favorece el que tengan lugar procesos de desnitrificación lo que determina una liberación de N2O a la atmósfera cuyo efecto invernadero viene a sumarse al del propio CO2.

El transporte de los materiales, tal y como puede observarse en la tabla 4, llevada a cabo en camiones de gran tonelaje, supone una emisión de 0,144 Kg CO2/t.km y se sitúa como la tercera partida a considerar, pero a gran distancia de las anteriores. A este respecto es, además, interesante tener en cuenta que los 100 Km de distancia evaluados pueden ser excesivos para la biomasa, para la que, en general, suelen considerarse distancias máximas recomendables de transporte no superiores a los 50 Km, debido a los altos costos de esta operación. A conclusiones semejantes llegan otros autores utilizando diferentes cultivos lignocelulósicos y condiciones sin que, en ningún caso, la cantidad de CO2 emitido en las etapas consideradas halla superado a un 10% la fijada en la biomasa de las cosechas (ver tabla 5).

Como puede comprobarse en la tabla 5 la cantidad neta de emisiones de CO2 producidas por la generación energética de la biomasa es tan solo un 10-15% de las del gas natural y un 8-10% las del carbón.

A pesar de estos resultados favorables, una etapa en la que, no obstante, pueden alterarse significativamente los balances energéticos y de emisiones es la del almacenaje.

En efecto, durante los procesos de secado natural y almacenaje, los materiales biomásicos lignocelulósicos dedicados a la producción de calor y electricidad pueden sufrir alteraciones debidas principalmente a la acción microbiológica sobre sus componentes. Esto trae consigo unas mermas significativas de la biomasa y, por tanto, de la cantidad de energía final disponible. Asociada a este fenómeno y como consecuencia del propio proceso fermentativo tiene lugar una producción de CO2, que viene a ocasionar una liberación neta de este gas a la atmósfera.

La intensidad del fenómeno descrito depende de diferentes factores tales como el tipo de biomasa, forma y tiempo de almacenaje, climatología, etc., y pueden llegar a ser muy importantes en determinadas ocasiones. Así ocurre, por ejemplo, en el caso de algunos materiales leñosos cuando se almacenan en forma de astillas, no observándose, sin embargo, fenómenos significativos de degradación cuando la operación se lleva a cabo con los troncos o ramas completos, debido a que la corteza y la integridad de la estructura vegetal protege a la biomasa del ataque microbiano.

Es, por tanto, muy importante determinar la forma de almacenaje más conveniente en cada caso al objeto de reducir al mínimo las pérdidas de energía y de las emisiones de CO2 que pueden tener lugar durante esta etapa.

 

 

Tabla 5.- Emisiones de CO2 en la producción de energía a partir de cultivos energéticos y de fuentes fósiles.
 

FUENTE

ENERGÉTICA

 

EMISIONES NETAS DE CO2

(Kg CO2 / GJ de combustible)

 

Forestales en corta rotación (a)

Miscanthus (b)

Sorgo (a)

Carbón (hulla)

Gasóleo

Gas natural

 

8,5

7,6

7,6

86-97

80-90

60-65

 

(a) adaptado de Lewandowski et al (1995).

(b) adaptado de Perlack et al (1994).

 

Por último, y en el lado más positivo, algunos estudios concluyen que el ciclo energético de ciertos materiales biomásicos, como la de árboles de corta rotación y las herbáceas plurianuales puede incluso llegar a tener un balance negativo en lo que a la emisión de CO2 se refiere. Es decir, que la utilización de estos materiales por combustión directa puede aportar una cierta fijación neta de CO2 debido a que las raíces de los mismos que quedan vivas en el suelo una vez recogida la parte aérea, suponen un reservorio de CO2 que neutraliza con creces el CO2 no cíclicoemitido imputable a las fases de producción y transporte de los materiales.

De lo hasta aquí expuesto puede deducirse el carácter único y excepcional que posee la biomasa en la aplicación considerada como forma energética ya que no contribuye significativamente a la liberación de CO2 a la atmósfera y, por tanto, al aumento del efecto invernadero.

 

Balance de CO2 del ciclo energético de los biocarburantes

La producción y uso de biocombustibles líquidos -etanol, aceites vegetales y derivados de ambos- en motores presenta un balance de CO2 más desfavorable que el del caso anterior.

Este hecho es lógico teniendo en cuenta que las materias primas de las que se obtienen en la actualidad estos productos requieren, en general, unos "inputs" de producción por unidad de materia prima transformable más elevados que las de tipo lignocelulósico y que posteriormente es preciso, para obtener el biocombustible, un proceso de transformación que supone un consumo energético y, por tanto, una liberación neta adicional de CO2. Además, en el caso del bioetanol, alrededor de un 30% del carbono fijado en los azúcares fermentables de la biomasa es liberado como CO2 durante la fermentación.

Las materias primas empleadas en la fabricación de biocarburantes son un factor de gran importancia en lo referente al balance de CO2 del ciclo energético considerado ya que su conversión requiere procesos específicos cuyas necesidades energéticas, como ya se ha visto en un capítulo anterior, son muy diferentes.

Estas circunstancias determinan que, por ejemplo, mientras que de unos trabajos resulta que la cantidad de CO2 producida cuando se utilizan remolacha o cereales en la obtención de bioetanol es muy semejante o incluso superior a la de la gasolina (80-90 kg CO2/GJ), otros estudios llevados a cabo en Brasil, donde se parte de caña de azúcar como materia prima con un balance energético de conversión (energía en el bioetanol/energía del proceso de conversión) a etanol de 8, han permitido concluir que en el año agrícola 1990-1991 la utilización de bioetanol en vehículos en aquel país supuso un ahorro de 9.45 Mt de C (5.4 kg de C/t caña), cantidad equivalente a casi el 13% de las emisiones de carbono totales en el país en aquel período debidas al sector energético. Este resultado se ha obtenido teniendo en cuenta el ahorro neto producido por la utilización en industrias térmicas de un 8% del bagazo obtenido como residuo en el proceso de obtención de bioetanol. Asimismo, las condiciones de cultivo son otro de los factores que afectan muy significativamente al balance energético de la producción de las materias primas.

Por otra parte, y bajo el punto de vista de la fase de uso en motores y dependiendo de factores tales como el diseño y modificaciones introducidas en el motor utilizado y la forma de empleo del biocombustible (sólo o en mezcla con el producto fósil), la cantidad de gasolina o gasoil sustituida por unidad de biocombustible varía considerablemente lo cual, unido a lo ya descrito en el párrafo anterior, hace que el balance de CO2 de la producción y uso de un determinado biocarburante pueda oscilar entre límites muy amplios.

A estos hechos hay que unir la discrepancia que existe entre los diversos autores a la hora de valorar la cantidad de gases invernadero producida durante la fase de cultivo de materias primas, como consecuencia de la formación y desprendimiento a la atmósfera del N2O originado a partir de la desnitrificación de los abonos nitrogenados.

Así, en el caso de los aceites vegetales, mientras que estudios como los del Instituto Francés del Petróleo y SOFIPROTEOL (en Francia) concluyen que la utilización energética del aceite de colza en motores, en lo que a producción de gases invernadero se refiere, es mucho más favorable que la del bioetanol obtenido de cereales y que la del propio gasóleo, un trabajo de la Agencia Europea del Medioambiente revela que por cada kilo de soja producido en las condiciones de Alemania se libera a la atmósfera una cantidad de N2O cuyo efecto invernadero se situa entre 1,7 a 2,6 Kg de CO2 equivalentes por kilogramo de semilla, lo que supone una emisión en torno a 0,9 Kg de CO2, por término medio. A resultados análogos llegan otros estudios como el de Priewasser en 1994 realizado en las condiciones de producción de colza en Austria y otro de la Oficina Alemana de Protección del Medioambiente ( publicado en Der Spiegel, Junio 1992). De confirmarse los resultados de estos estudios, supondría que la utilización de RME producido a partir del aceite de colza en determinadas condiciones sería más nociva para el medioambiente que la del propio gasóleo, en lo que se refiere a generación de gases invernadero.

Por tanto, puede afirmarse que la situación respecto a los efectos que con referencia a la producción de gases invernadero pueda tener la sustitución de la gasolina y el gasóleo por biocombustibles líquidos es hoy un tema bastante controvertido y sin una respuesta clara ya que, en definitiva, la valoración final va a depender de una forma decisiva de un gran número de factores, la mayor parte de tipo local y de condiciones específicas en las que se realize dicha sustitución.

En la situación actual, no obstante, la opinión más generalizada es que la utilización de los productos renovables supone un ahorro neto en la cantidad de CO2 producido por los vehículos. Este ahorro es, en general, mayor para los metilesteres de aceites vegetales que para el bioetanol que presenta, en el caso de la caña de azúcar, el ciclo con un balance energético más favorable y de menores emisiones de CO2.

De acuerdo a diferentes estudios, teniendo en cuenta procesos de producción convencionales y sin considerar el posible aprovechamiento energético de residuos y subproductos, la utilización de bioetanol en vehículos supone un ahorro de emisiones de CO2 en comparación con la gasolina de entre un 10% a un 40%, cifra que puede llegar, según los resultados más optimistas, hasta un 75% en comparación al gasóleo, en el caso del metilester de aceite de colza.

 

3. OTRAS EMISIONES ASOCIADAS A LA UTILIZACIÓN ENERGÉTICA DE LA BIOMASA

Además del CO2 y otros gases invernadero, la producción y uso energético de la biomasa y los biocombustibles derivados determina la formación de una serie de productos cuya liberación al medioambiente puede causar efectos perjudiciales sobre el mismo y la salud humana.

Como en el caso de los gases invernadero, estas emisiones tienen su origen no solo en el propio proceso de utilización energética, sino que también se originan en las etapas de producción y transporte de la biomasa y los biocombustibles.

Las más estudiadas de estas emisiones son las de tipo gaseoso. Tienen su origen principal en una combustión incompleta de la biomasa y de los combustibles fósiles utilizados en su ciclo energético, o bien son compuestos formados por reacción con el oxígeno de combustión del nitrógeno atmosférico y de diferentes componentes (nitrógeno, cloro y azufre) que entran a formar parte de la biomasa y los biocombustibles.

Entre estos productos se incluyen el monóxido de carbono, hidrocarburos volátiles y diferentes compuestos orgánicos volátiles (VOCs), partículas volantes, constituidas por cenizas e inquemados, óxidos de nitrógeno y dióxido de azufre, así como ácido clorhídrico y otros.

Analogamente al caso del CO2, la producción de estas emisiones será a continuación considerada en el contexto de los ciclos relacionados con las dos principales aplicaciones energéticas de la biomasa: producción de calor y electricidad y biocombustibles líquidos de transporte.

 

Emisiones en la producción de calor y electricidad.

Considerando la combustión directa como la tecnología predominante en la actualidad para las aplicaciones consideradas en este apartado, las emisiones de mayor relevancia producidas por la biomasa son las de tipo gaseoso que, asociadas al CO2, se originan fundamentalmente durante la fase de combustión directa de los biocombustibles.

Los principales problemas en el campo medioambiental que, en general, se asocian a la combustión directa de la biomasa lignocelulósica son los relacionados con los elevados índices de emisión de partículas y de hidrocarburos volátiles. En este último grupo son especialmente preocupantes los compuestos aromáticos policíclicos (PAH’s), algunos de los cuales, particularmente los de mayor peso molecular, son potentes agentes carcinogénicos.

Por el contrario, trabajos realizados sobre la presencia de dioxinas y furanos en las emisiones de combustión de la biomasa han podido determinar que las concentraciones de estos compuestos son muy pequeñas, situándose, por lo general, en niveles unas 100 veces inferiores a las permitidas por las legislaciones vigentes en la Unión Europea para incineradoras de RSU.

Estudios exhaustivos llevados a cabo por la Agencia Danesa del Medioambiente han podido constatar la estrecha relación directa existente entre la aparición de dioxinas y PAH’s en las emisiones, con los niveles de CO en las mismas, por lo que dicho Organismo recomienda mantener la concentración de este compuesto en los gases de combustión de biomasa por debajo de un 0,05% en volumen (para un 10% de exceso de oxígeno en los gases secos), lo cual asegura la casi desaparición de los productos indeseables citados.

En cualquier caso, las emisiones gaseosas originadas por la combustión directa de la biomasa hay que analizarlas en función de parámetros tales como la composición del biocombustible utilizado y, sobre todo, la tecnología de combustión y la eficiencia energética de las plantas térmicas.

Así, en las grandes centrales de biomasa (>10MW), que en general son plantas de generación eléctrica o cogeneración o grandes centrales térmicas de distrito, es viable la instalación de importantes sistemas de medida y control que aseguran condiciones precisas y estables de proceso, así como el uso de tecnologías avanzadas como las de lecho fluido con las que puede, en principio, lograrse una combustión más eficiente y que suponen un menor formación de CO. Esta tecnología permite, por otra parte, realizar el proceso de combustión a temperaturas más bajas a las de la convencional de parrilla, lo que causa una disminución de la formación de óxidos de nitrógeno y, por tanto, una combustión más limpia de la biomasa.

En la tabla 6 se dan algunos valores medios indicativos de producción de emisiones en grandes centrales de biomasa, que en la tabla está representada por los dos materiales más utilizados actualmente, en comparación con las producidas por un carbón de buena calidad y contenido moderado de azufre, el fuel-oil y el gasóleo bajo en azufre.

 

Tabla 6.- Contenido en azufre y valores típicos de emisiones de diferentes combustibles fósiles en relación a la biomasa, antes y después de los elementos filtrantes más comunes.

 

Fuel

 

S

(%)

 

SOx como

SO2 (g/GJ)

 

NOx como

NO2 (g/GJ)

 

Partículas

(g/GJ)

 

CO2

(Kg/GJ)

 

Carbón (hulla)

 

0,9

 

584

 

200

 

1100*-120C

 

102

 

Fuel Oil

 

1,0

 

495

 

150

 

60*/-

 

74

 

Gas oil

 

0,2

 

90

 

100

 

0,5*/-

 

74

 

Gas natural

 

0

 

0

 

150

 

0/-

 

57

 

Paja

 

<0,1

 

130

 

130

 

1100*/800C

20B

 

0

 

Madera

 

<0,1

 

130

 

130

 

500*/300C

20B

 

0

 

Emisiones a la salida de: caldera(*), ciclón © y electrofiltro (B)

 

Como puede observarse, el contenido en partículas de los gases a la salida de caldera, en el caso de la biomasa, presenta valores más altos, incluso comparables a los del carbón, si bien la instalación de elementos filtrantes comunes permite la reducción en más de un 98% de este contaminante.

En cuanto a los óxidos de nitrógeno, responsables junto al dióxido de azufre de la lluvia ácida y de una parte significativa del efecto invernadero, las emisiones por unidad de energía producida con biomasa son algo superiores a las del gasoil, comparables a las del gas natural y fueloleo y netamente inferiores a las del carbón. Estas cifras, no obstante, son tan solo indicativas y no generalizables a la totalidad de los casos, debido a la gran diversidad en la composición de los combustibles existentes y a las condiciones de operación de las plantas térmicas.

En lo referente al dióxido de azufre, el contenido de este elemento por unidad de energía en el biocombustible es, como puede deducirse de los datos de la tabla 6, muy pequeño, generalmente inferior a 60 g/GJ de combustible. De esta forma, la biomasa produce unas emisiones específicas de SO2 superiores a las del gas natural y comparables a las del citado gasoleo, si bien son muy inferiores a combustibles como el carbón y el fueloil.

A tenor de lo expuesto, que es congruente en términos generales con las conclusiones de la mayor parte de los estudios realizados sobre el tema, puede afirmarse que, con la tecnología disponible, la combustión de biomasa en grandes centrales no representa problemas de relevancia en lo que a cumplimiento de normativa de emisiones se refiere y que un buen control de las condiciones de proceso en combinación con la existencia de elementos filtrantes comunes tales como ciclones y electrofiltros o filtros de mangas, son suficientes para, en general, asegurar una combustión limpia, con unos niveles globales de emisiones muy inferiores a los del carbón, incluso el de buena calidad y fuelóleo. En ocasiones puede hacerse necesario el lavadode gases.

Una problemática diferente reviste la utilización de la biomasa en pequeñas calderas, generalmente destinadas a la producción de calefacción y agua caliente sanitaria en el sector doméstico pudiendo ser individuales o producir calor para colectividades de vecinos (calefacción de distrito).

Los equipos de combustión de biomasa presentaban típicamente, hace algún tiempo, unos valores de emisión de partículas y CO muy altos, lo cual se agravaba durante las operaciones de arranque y parada que, por otra parte y debido al régimen, por lo general, discontínuo de utilización de los mismos, son bastante frecuentes.

Esta situación ha evolucionado muy favorablemente en los últimos años como consecuencia de las mejoras de diseño introducidas en los nuevos equipos y gracias al abaratamiento experimentado por los sistemas de automatización y control que ha permitido la incorporación de sistemas más completos y sofisticados en las pequeñas instalaciones.

Así, en las calderas de última tecnología, de funcionamiento totalmente automatizado y mediante un control muy preciso de las condiciones de proceso, se han conseguido resultados espectaculares en lo que a reducción de emisiones de partículas y CO se refiere. En general, no obstante, en estas nuevas calderas son algo más altas las emisiones de óxidos de nitrógeno que, sin embargo, siguen siendo comparables a las del gasoleo y gas natural en instalaciones similares.

Para ilustrar estos hechos, en la tabla 7 se recoge un pequeño resumen de los resultados de un estudio de emisiones realizado en Austria sobre un total de dieciseis calderas de biomasa de moderno diseño, actualmente aún en desarrollo, todas ellas destinadas a usos térmicos domésticos y con una capacidad inferior a 15 kW y en la que puede apreciarse lo ya mencionado para condiciones de carga nominal de tales calderas.

 

 

 

 

Tabla 7.- Comparación de emisiones de pequeños quemadores de biomasa en desarrollo con última tecnología, con las de quemadores de fueloleo y gas natural.

 

 

TIPO DE QUEMADOR

 

EMISIONES en mg/MJ

 

CO

 

VOC

 

NOx

 

Partículas

 

Astillas forestales

. Capacidad nominal

. 50% carga

 

 

8-57

16-90

 

 

2-5

1-27

 

 

42-49

42-47

 

 

4-19

-

 

Fueloleo (promedio)

 

50

 

10

 

40

 

5

 

Gas natural (promedio)

 

50

 

5

 

40

 

-

 

Fuente: M. Lauer (1994).

 

A pesar de estos avances, que sin duda han contribuido a aumentar la viabilidad de la utilización de la biomasa como combustible, las calderas de biomasa de pequeño tamaño presentan aún el inconveniente de su, en general, poca flexibilidad para utilizar materiales de características distintas, así como para trabajar a cargas inferiores a la nominal. Las variaciones en estos parámetros producen, por lo general, una pérdida importante de eficiencia energética de la caldera, así como un aumento muy considerable de las emisiones, principalmente de CO (ver tabla 7).

Todo ello constituye una limitación en la utilización de estas instalaciones que, por lo demás, cuando funcionan dentro de especificaciones, poseen un alto rendimiento y un nivel de emisiones ajustado a los requisitos exigidos por las legislaciones más estrictas para las mismas.

Además de las emisiones referidas, la fase de combustión de la biomasa, análogamente a lo que ocurre con los combustibles fósiles, produce otros efluentes de naturaleza líquida y sólida.

Entre los primeros se encuentran los líquidos que resultan de la limpieza de los gases de combustión por métodos húmedos antes de su salida a chimenea, así como de la purga periódica de las calderas y que poseen un contenido importante de productos orgánicos tóxicos y una demanda de oxígeno elevada.

Las cantidades generadas de estos productos son, no obstante, relativamente pequeñas, su producción muy localizada y su tratamiento se está realizando satisfactoriamente por métodos biológicos, aerobios y anaerobios y, por ello, su impacto sobre el medioambiente debe considerarse de muy escaso o nulo alcance.

En cuanto a los efluentes sólidos están constituidos, además de por las partículas volantes de los gases que escapan al exterior, por las cenizas recogidas en los propios combustores, en los ciclones y demás sistemas de filtración de gases.

A diferencia de lo que ocurre con las cenizas del carbón que suelen presentar elevado contenido en cadmio y otros metales pesados, las obtenidas en los combustores de biomasa se considera que, en general, pueden ser devueltas al suelo como aporte de nutrientes al mismo, por lo que no cabe en estos casos considerarlas como un problema, sino, incluso, como una posibilidad de ahorro de fertilizantes en los cultivos y superficies forestales.

En la actualidad el uso de las cenizas de la biomasa está autorizado y se practica en países como Dinamarca, si bien bajo una estricta reglamentación y control en lo referente a cantidad y composición de la ceniza de acuerdo al tipo de suelo en el que se depositan. A este respecto es, no obstante, conveniente reseñar que las cenizas utilizadas son siempre las obtenidas del lecho o parrilla del propio combustor, ya que las recogidas en los ciclones y filtros, que suponen por lo general un 15-20% de las cenizas totales, contienen cantidades notables de alquitranes y productos orgánicos tóxicos que hacen inviable su utilización y deben ser depositadas en vertederos adecuados. En cualquier caso este volumen de residuo es 50 a 100 veces inferior, por término medio, al producido con el carbón.

Además de las emisiones originadas por la combustión, la producción, transporte y el pretratamiento (molienda, secado) de la biomasa determinan también la generación de efluentes que pueden tener una influencia significativa sobre el medioambiente y la salud humana.

Las cantidades de estos productos que se originan en diferentes fases del ciclo considerado son, en general, significativas con respecto a las producidas en el ciclo energético global cuando la biomasa tiene su origen en cultivos, y mucho menos importantes cuando los biocombustibles son los residuos agrícolas y forestales, ya que solo se consideran imputables a los mismos los efluentes producidos como consecuencia de su recolección, transporte y pretratamiento, en su caso, pero no de su producción.

La producción, recolección y transporte de biomasa lignocelulósica de cultivos para su utilización energética determina unas emisiones cualitativamente análogas a las que se producen con el cultivo de productos agrícolas. Así, entre estas, se encuentran las de tipo gaseoso, incluido el CO2, liberadas como consecuencia de la utilización de combustibles fósiles o renovables en las etapas consideradas y las derivadas del empleo de fertilizantes nitrogenados (N2O) y pesticidas volátiles. Por otra parte, como efluentes líquidos, cabe citar aquellos lixiviados que contienen en solución fertilizantes (nitratos, fosfatos) y pesticidas y que pueden contaminar el suelo y las aguas superficiales y subterráneas en las áreas de localización de los cultivos.

El impacto medioambiental que, finalmente, puedan originar estas emisiones, como las de los cultivos agrícolas, dependerá de las condiciones de suelo, climatología, etc, existentes a nivel local así como de la cantidad de "inputs" necesarios para cada cultivo en particular. A este respecto, sin embargo, es interesante recordar que a efectos de lograr una competitividad en el mercado energético, uno de los criterios fundamentales de selección de las especies energéticas deben ser sus bajos requerimientos específicos de agua, pesticidas, fertilizantes y de labores de cultivo. Esa misma necesidad de competir en precio con los productos fósiles va a constituir, probablemente, una limitación importante para la utilización de recursos en los propios cultivos, de tal forma que podrían darse situaciones en las que los puntos de máxima producción y viabilidad de los cultivos energéticos no coincidieran exactamente.

Emisiones de la producción y uso de los biocarburantes

Los biocarburantes presentan un ciclo energético más complejo que el del apartado anterior, debido a que en su fase inicial, además de la producción de las materias primas, la obtención del biocarburante requiere de un proceso de transformación intermedio que, lógicamente, está asociado a un consumo energético y a una producción adicional de efluentes.

Por otra parte, las variedades de las especies vegetales que, según se ha comenado en un apartado anterior, se utilizan actualmente como fuente de estos productos, tales como la remolacha, los cereales o la colza son, generalmente, las mismas que las utilizadas para producción de alimentos, cuya selección se ha hecho, fundamentalmente, en base a criterios de calidad de producto y no de cantidad o de bajos "inputs". Además, y como ya se ha mencionado, la muy baja eficiencia energética de los procesos de obtención de los biocarburantes, son factores que determinan que la producción de biocombustibles líquidos sea un proceso que ocasiona una contaminación por unidad energética de biocombustible obtenido mayor que la de la biomasa lignocelulósica.

Análogamente a lo que ocurría en el ciclo de generación térmica de la biomasa, durante las diferentes fases que componen el ciclo de los biocarburantes se producen un conjunto de emisiones cuya cantidad y calidad depende, para un determinado tipo de estos productos, además de los factores ya citados para las aplicaciones de calor y electricidad, del tipo de combustible y de la tecnología utilizada en el proceso de fabricación de los biocombustibles considerados.

A pesar de los inconvenientes descritos, los últimos estudios realizados parecen indicar que la producción y el desarrollo del ciclo energético de los biocarburantes supone, como ya ocurría con el CO2, un ahorro de emisiones a la atmósfera en relación a los productos fósiles que sustituyen. Un ejemplo lo constituyen los resultados de la tabla 8 referida a la situación en Francia del metilester de colza en comparación con el gasóleo de automoción. Como puede observarse, excepto en el caso de los óxidos de nitrógeno, que tienen valores semejantes y los aldehidos con valores algo más altos, el resto de las emisiones originadas durante la producción y el ciclo global del biocarburante son muy inferiores a las del gasoleo. Además, se observa como el origen de las materias primas utilizadas interviene de una forma muy importante en las emisiones finales. Así, cuando las materias primas son productos agrícolas excedentarios, las únicas emisiones imputables al proceso energético serían las del propio proceso (transesterificación en el caso de la tabla) y transporte del biocarburante.

 

Tabla 8.- Emisiones de la producción y utilización en motores del gasoil y del RME

 

 

EMISIONES

(mg/L)

 

PRODUCCIÓN

 

COMBUSTIÓN

 

TOTAL

 

RMEa

 

RMEb

 

Gasoil

 

RMEa

 

RMEb

 

Gasoil

 

RMEa

 

RMEb

 

Gasoil

 

Partículas

CO

HC

NOx

N2O

SOx

Aldehidos

NH3

Comp. orgánicos

 

58

851

3687

1191

158

651

547

1

239

 

5

22

805

136

81

103

0

0

0

 

186

211

5701

482

39

3245

32

18

50

 

754

7675

4020

14929

--

--

1445

--

505

 

 

754

7675

4020

14929

--

--

1445

--

438

 

1761

25884

5248

14870

--

--

1281

--

438

 

812

8527

7707

16120

--

--

1992

--

744

 

759

7698

4825

15065

--

--

1445

--

505

 

1947

26095

10949

15352

--

--

1313

--

487

 

a.- Colza cultivada en una tierra de "set aside" Fuente: SOFIPROTEOL, 1991

b.- Colza excedentaria

 

Análogas conclusiones que para los aceites vegetales y los esteres derivados pueden obtenerse para el bioetanol y ETBE, si bien en este caso el proceso de obtención de estos biocarburantes es más intensivo en energía y materias primas lo que determina, en general, una cantidad mayor de efluentes en esta fase inicial del ciclo.

Es importante tener en cuenta que las cifras dadas en la última tabla son solo indicativas y pueden variar considerablemente dependiendo de factores tales como las condiciones de cultivo de las materias primas, procesos de transformación utilizados en la producción de biocarburantes, etc, y en menor medida, de la forma de uso en motores de los mismos; sin embargo y tal como se ha mencionado anteriormente para los biocombustibles sólidos, la necesaria optimización de recursos para lograr la competitividad de estos productos viene a constituir un factor clave limitativo, de forma indirecta, de las emisiones producidas en el ciclo energético considerado, por lo que no cabe esperar que las conclusiones obtenidas de los datos de la tabla 8 puedan variar de signo para condiciones viables de producción y uso de los biocarburantes.

Además de emisiones a la atmósfera, durante la producción de biocarburantes se originan otros efluentes residuales de naturaleza sólida y líquida.

Entre los residuos sólidos cabe citar las cenizas originadas en las calderas en las que se produce el vapor y calor necesarios en los procesos de fabricación de los biocombustibles y para cuyo posible reciclaje o deposición es aplicable lo ya citado en el caso de las aplicaciones térmicas de la biomasa. Análogamente ocurre respecto a las emisiones líquidas de estas instalaciones.

Se trata, en todo caso, de productos que se generan en cantidades muy pequeñas y cuyo tratamiento y eliminación puede llevarse a cabo con procedimientos relativamente simples y de bajo coste, por lo que sus efectos negativos sobre el medioambiente cabe considerarlos de alcance muy limitado.

Más preocupante son sin duda alguna los residuos líquidos resultantes del proceso de destilación de fermentados que se lleva a cabo durante la fabricación del bioetanol. Estos residuos, denominados vinazas, presentan un alto contenido en materia orgánica, con valores de demanda química de oxígeno típicamente comprendidos entre 40.000 a 60.000 y se generan a razón de 10 a 12 litros por litro de etanol. El vertido directo de estos productos a los cauces fluviales y lagos puede causar graves problemas para la vida acuática debido a que producen anoxia y eutrofización de los mismos.

Su tratamiento por procedimientos de digestión aerobia y anaerobia son perfectamente factible y conocidos.. Este último puede aportar una cantidad significativa de energía en forma de biogás, lo cual puede contribuir significativamente a mejorar el balance energético de la producción de bioetanol, aunque requiere de inversiones importantes en el proceso depurativo que afectan al precio final del producto. Otro tratamiento posible de estas vinazas que contienen las levaduras del proceso de fermentación, consiste en su concentración e incluso desecación para ser posteriormente utilizadas como combustible o como alimentación animal.

En las fábricas de biocarburantes existen, por otra parte, una serie de circunstancias que sin afectar propiamente al medioambiente, pueden incidir negativamente sobre la seguridad y salud de los trabajadores en las mismas.

La primera de ellas se deriva de la formación de polvo ambiental en el proceso de movimiento de granos de cereales en las fábricas de bioetanol. Este polvo presenta un riesgo de explosión y puede afectar al sistema bronquial y respiratorio de ser inhalado de una forma continuada. La segunda se deriva del empleo en operaciones tales como la deshidratación del bioetanol, la extracción de aceites y transesterificación, de productos orgánicos peligrosos tales como el metanol, ciclohexano, benceno, etc, que son inflamables y tóxicos por inhalación o contacto directo.

En cualquier caso, los riesgos de estos productos se encuentran reducidos a ámbitos muy localizados y son perfectamente prevenibles siguiendo normas de seguridad y con el empleo de equipos y sistemas adecuados.

Por lo que se refiere a emisiones de la utilización de biocarburantes, es sin duda esta fase en la que se producen las mayores ganancias medioambientales cuando loscitados productos sustituyen a los combustibles fósiles.

Los resultados obtenidos en los numerosos ensayos de motores en banco y en experiencias de demostración en situaciones reales llevadas a cabo bajo un gran número de condiciones diferentes de trabajo, han permitido concluir que el empleo de esteres de aceites vegetales y de bioetanol (o ETBE), tanto solos como en mezclas con el gasóleo y la gasolina, determinan reducciones importantes en las principales emisiones ocasionadas por el sector del transporte como son el CO y los hidrocarburos volátiles en el caso de los vehículos de gasolina y de partículas y SO2 para los diesel aunque, en este último caso, el efecto está ya paliado por el muy bajo contenido de azufre permitido en el gasóleo de automoción.

En la tabla 9 se resumen los valores de emisiones para los biocarburantes y sus mezclas en términos de porcentajes respecto a las de los productos fósiles sustituidos. Los resultados de esta tabla resumen los obtenidos en los programas de ensayos europeo y de Estados Unidos.

 

 

Tabla 9. Emisiones de los biocombustibles líquidos en motores

 

ETANOL CON RESPECTO A LA GASOLINA

 

EMISIÓN

 

ETANOL

 

ETANOL (5-10%)

 

CO

HC

NOx

Aldehidos

 

-20% a -30%

-60% a - 80%

0% a +5%

Aumentan

 

-10% a -40%

-1% a -7%

0% a +5%

Aumentan

 

 

 

METILESTERES DE ACEITES VEGETALES CON RESPECTO AL GASOIL

 

EMISIÓN

 

RME

 

RME (30%-50%)

 

CO

HC

NOx

N2O

PHA

Aldehidos

Partículas

 

-60 a + 15%

-10% a -20%

0% a +15%

±0%

-50% a -60%

Aumentan

-42% a -57%

 

-15% a +10%

-

+2% a +5%

±0%

-12% a -80%

Aumentan

-20% a -30%

 

 

Como se observa, las reducciones son patentes en todos los casos excepto en el de los óxidos de nitrógeno que permanecen en valores algo superiores para los biocarburantes, y de los aldehídos, que experimentan un aumento, si bien, en el último caso, el empleo de catalizadores produce una eliminación prácticamente total.

4. OTROS EFECTOS MEDIOAMBIENTALES DERIVADOS DEL USO DE LA BIOMASA Y LOS BIOCOMBUSTIBLES.

 

- Biomasa, erosión y fertilidad del suelo

La producción de biomasa a partir de cultivos posee un efecto negativo sobre la erosión del suelo debido a que implica una roturación y disgregación del mismo haciéndole así más susceptible a la acción erosiva del agua y del viento.

Esta situación, en principio negativa para el medioambiente, adquiere, sin embargo, tintes más favorables cuando se la compara con los efectos producidos por los actuales cultivos agrícolas y la situación de suelos carentes de cubierta vegetal.

En efecto, en el primer caso, aunque aún no existe una información comparativa suficiente a este respecto entre los sistemas agroenergéticos y agrícolas, existen suficientes fundamentos que avalan un menor impacto de los primeros frente a los segundos, sobre todo en el caso de las especies forestales y de las herbáceas perennes.

Estos cultivos desarrollan en el terreno un potente sistema radicular permanente que protege mejor al suelo de los efectos erosivos del viento que los cultivos agrícolas anuales, que por otra parte, suelen precisar de un mayor número de labores que afectan la estructura del suelo.

Además, la introducción de cultivos energéticos en tierras abandonadas por la agricultura e incluso en ciertas tierras marginales, puede ser una manera eficaz para evitar los fenómenos de erosión del suelo desnudo, sobre todo cuando éste está disgregado y es muy soluble y poroso. En tierras marginales de suelos secos y con un bajo contenido en materia orgánica, la introducción de cultivos energéticos adaptados a esas condiciones supone una posibilidad notable de protección del suelo frente a la acción erosiva del agua y viento, así como de ir incrementando el contenido en materia orgánica y los procesos de humificación de los mismos, mejorando, así, su fertilidad y evitando la erosión y el riesgo de desertificación.

Por otra parte, la utilización de los residuos agrícolas y forestales puede contribuir a evitar o, al menos, a paliar los efectos desfavorables ocasionados por la acumulación en el suelo de los mismos, tales como los incendios forestales en zonas de clima cálido y seco, y los derivados de la quema de residuos agrícolas en el propio terreno de cultivo.

En el caso de los residuos forestales es, no obstante, preciso dejar sobre el terreno la parte foliar y de pequeñas ramas donde se hallan la mayor parte de los minerales, a fin de no disminuir su fertilidad, lo que podría constituir un efecto medioambiental muy indeseado.

 

- Biomasa y biodiversidad

El mantenimiento de la diversidad de especies constituye uno de los pilares básicos del denominado desarrollo sostenible, basado en una conservación y utilización racional de los recursos naturales.

Como ocurre en el caso anterior, debido al todavía muy pequeño desarrollo de los sistemas agroenergéticos, la información de los efectos que la implantación de tales sistemas pueden tener sobre la biodiversidad es aún muy escasa y dispersa. A pesar de ello, desgraciadamente, el potencial efecto negativo que una situación de monocultivo producida por los cultivos energéticos podría tener sobre las especies animales y vegetales en Europa ha sido ya uno de los argumentos importantes que a nivel oficial y es posible que de una manera, cuando menos desproporcionada, fue esgrimida hace algunos años por la Comisión Europea para posponer una propuesta favorable al desarrollo comercial de cultivos para la obtención de biocarburantes.

Aunque, como ya se ha reseñado, los conocimientos sobre el tema son muy escasos, la consideración de situaciones reales previsibles en cuanto a la implantación futura de los sistemas agroenergéticos no parece, en principio, tener tintes tan dramáticos como los argumentados por la Comisión. Así, la introducción de nuevas especies energéticas, como las de tipo lignocelulósico, que se cultivarían junto a las agrícolas, vendría, en todo caso, a diversificar el actual sistema agrícola que ya es de facto un monocultivo y debería, asimismo, producir un mayor número de habitats y posibilidades de vida y supervivencia para las especies.De hecho existen ya algunos estudios y observaciones sobre las plantaciones de demostración existentes de cultivos energéticos que parecen confirmareste hecho.

Es evidente también, que determinadas prácticas que, en general, cabe achacar a formas inadecuadas de explotación de los recursos biomásicos, podrían tener unos efectos muy negativos sobre la biodiversidad. Este puede ser el caso de la explotación masiva e indiscriminada del sotobosque junto con los residuos forestales que podría causar, aparte de una mayor desprotección y una disminución de la fertilidad del suelo forestal, una pérdida de habitat para numerosas especies que verían, así, reducidas sus posibilidades de supervivencia.

En consecuencia, puede afirmarse con el grado de conocimiento actual que, a salvo de los efectos medioambientales negativos que pudieran causar las futuras especies seleccionadas o la utilización de métodos de explotación y gestión inadecuados de los recursos, los sistemas de producción de biomasa para energía no están, por principio, reñidos con la preservación de la biodiversidad. Por el contrario, las características de rusticidad y bajos "inputs", en general, del cultivo de las especies agroenergéticas, vienen a poner un toque esperanzador a la posibilidad de que la implantación de tales especies en el actual medio rural pudiera ser un elemento favorecedor para el desarrollo de la biodiversidad misma.

 

5. COMENTARIOS Y CONCLUSIONES FINALES.

El impacto mediambiental que produzcan los sistemas energéticos basados en la biomasa será probablemente uno de los puntos principales que, tanto a corto como a largo plazo, determinen la viabilidad del desarrollo de esta alternativa.

Este impacto cabe considerarlo a dos niveles fundamentales: a) Producción y preparación de los biocombustibles y b) Utilización de los biocombustibles.

Los resultados de los estudios que se están llevando a cabo en los últimos años, una parte de los cuales se exponen en este capítulo, vienen a confirmar que los ciclos energéticos de la biomasa suponen menos emisiones que los basados en combustibles fósiles, supuesta una aplicación correcta de los conocimientos y tecnologías que se tienen hasta el momento y en las que además se esperan importantes desarrollos en los próximos años.

Este último punto, dado el carácter descentralizado de la producción, es fundamental a la hora de aplicar los sistemas energéticos basados en el recurso estudiado ya que, finalmente, el impacto ambiental producido por los biocombustibles va a ser el resultado de la interacción entre las emisiones originadas por ellos con las condiciones y características particulares mediambientales a nivel local, es decir que se va a tratar no solo de una cuestión de cantidad, sino de calidad de las mismas de acuerdo a unas circunstancias locales.

Por lo demás, y teniendo en cuenta estas recomendaciones, puede afirmarse que la biomasa es una forma de energía más limpia que puede constituir una alternativa de gran importancia, incluso única, para la mejora del medioambiente en conjunción con un desarrollo rural y una mayor independencia energética frente a los productos fósiles.

 

 

6. BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA

- Efecto invernadero: realidades y políticas frente a un posible cambio climático (1994). Ponencias de la Jornada celebrada en el CIEMAT. Editadas por el Instituto de la Ingeniería de España. Madrid.

- Perlack, R.D.; Ranney, J.W., Wright, L.L. (1992). Environmental emissions and socioeconomic considerations in the production, storage and transportation of biommass energy feedstocks. Informe DOE nº DE-ACO5-840R21400. 90 páginas.

- Diferentes artículos sobre el tema editados en "Biomass for Energy, Environment, Agriculture and Industry". Proc. 8th E.C. Conference. Viena 3-5 Oct. 1994. Edit. Chartier, Ph; Beenackers, A.A.C.M.; Grassi, G. Pergamon Press. 3 volúmenes. ISBN 0 08 0421350.

- Diferentes artículos sobre el tema editados en "Biomass for Energy and Industry". Proc. 7th EC Conference en Florencia, 5-9 Oct. 1992. Edit D.O. Hall, G. Grassi and H. Scheer. Ponte Press. ISBN 3-920328-09-4.

- Waesterlund, I.; Hassan, A.E. (1995). Forest harvesting friendly to the environment. Ref. SLU-ST-UPPRLT-277. (DOE Ref. DE-95796344). 35 pag.

Nota: El último informe se encuentra en el Boletín de Microfichas del DOE de fecha 1 dic. 1995. Disponible en el CIEMAT.