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Las briquetas de biomasa son un sustituto del biocombustible hecho de desechos verdes biodegradables con menores emisiones de gases de efecto invernadero y dióxido de carbono que las fuentes de combustible tradicionales. Esta fuente de combustible se utiliza como alternativa a los biocombustibles nocivos. Las briquetas se utilizan para calefacción, combustible para cocinar y generación de electricidad, generalmente en países en desarrollo que no tienen acceso a fuentes de combustible más modernas. Las briquetas de biomasa se han vuelto populares en los países desarrollados debido a su accesibilidad y su impacto ecológico. Las briquetas se pueden utilizar en los países desarrollados para producir electricidad a partir de vapor calentando agua en calderas.
Las briquetas se queman con carbón para generar el calor que se suministra a la caldera. Las briquetas de biomasa se construyen a partir de residuos verdes reciclados , lo que produce menos entradas de gases de efecto invernadero porque la materia ya ha completado parte del ciclo del carbono .
Las briquetas de biomasa, en su mayoría hechas de desechos verdes y otros materiales orgánicos, se utilizan comúnmente para generar electricidad, calor y combustible para cocinar. Estos compuestos comprimidos contienen diversos materiales orgánicos, incluyendo cáscara de arroz , bagazo , cáscaras de maní, desechos sólidos municipales y desechos agrícolas. La composición de las briquetas varía según la zona debido a la disponibilidad de materias primas. Las materias primas se recogen y se comprimen en briquetas para que duren más tiempo y facilitar el transporte de la mercancía. [1] Estas briquetas son muy diferentes del carbón vegetal porque no tienen grandes concentraciones de sustancias carbonosas ni materiales añadidos. En comparación con los combustibles fósiles , las briquetas producen bajas emisiones totales netas de gases de efecto invernadero porque los materiales utilizados ya forman parte del ciclo del carbono . [2]
Una de las variables más comunes del proceso de producción de briquetas de biomasa es la forma en que se seca la biomasa. Los fabricantes pueden utilizar torrefacción , carbonización o diversos grados de pirólisis . Los investigadores concluyeron que la torrefacción y la carbonización son las formas más eficientes de secar la biomasa, pero el uso de la briqueta determina qué método se debe utilizar. [3]
La compactación es otro factor que afecta la producción. Algunos materiales se queman más eficientemente si se compactan a bajas presiones, como la molienda de rastrojos de maíz. Otros materiales, como el trigo y la paja de cebada, requieren grandes cantidades de presión para producir calor. [4] También se pueden utilizar diferentes tecnologías de prensa. Se utiliza una prensa de pistón para crear briquetas sólidas para una amplia variedad de propósitos. La extrusión por tornillo se utiliza para compactar la biomasa en briquetas sueltas y homogéneas que sustituyen al carbón en la cocción. Esta tecnología crea una briqueta toroidal o similar a una rosquilla. El agujero en el centro de la briqueta permite una mayor superficie, creando una mayor tasa de combustión. [5]
La gente ha estado usando briquetas de biomasa en Nepal desde antes de la historia registrada. Aunque ineficiente, la quema de biomasa suelta generó suficiente calor para cocinar y mantener el calor. La primera planta de producción comercial se creó en 1982 y produjo casi 900 toneladas métricas de biomasa. En 1984, se construyeron fábricas que incorporaron grandes mejoras en la eficiencia y la calidad de las briquetas. Usaron una combinación de cáscaras de arroz y melaza. El King Mahendra Trust for Nature Conservation (KMTNC) junto con el Institute for Himalayan Conservation (IHC) crearon una mezcla de carbón y biomasa en el año 2000 utilizando una máquina laminadora única. [6]
En 1925, Japón comenzó a desarrollar de forma independiente tecnología para aprovechar la energía de las briquetas de aserrín, conocidas como "Ogalita". Entre 1964 y 1969, Japón cuadruplicó su producción incorporando tecnología de prensas de tornillo y prensas de pistón. La empresa miembro de 830 o más existía en la década de 1960. [ se necesita aclaración ] Las nuevas técnicas de compactación incorporadas en estas máquinas produjeron briquetas de mayor calidad que las europeas. Como resultado, los países europeos compraron los acuerdos de licencia y ahora fabrican máquinas de diseño japonés. [7]
El cofiring se refiere a la combustión de dos tipos diferentes de materiales. El proceso se utiliza principalmente para disminuir las emisiones de CO 2 a pesar de la menor eficiencia energética resultante y el mayor costo variable. La combinación de materiales normalmente contiene una sustancia que emite mucho carbono, como el carbón , y un material que emite menos CO2, como la biomasa . Aunque se seguirá emitiendo CO 2 mediante la combustión de biomasa , el carbono neto emitido es casi insignificante. Esto se debe a que el material recogido para la composición de las briquetas todavía está contenido en el ciclo del carbono, mientras que la combustión de combustibles fósiles libera CO 2 que ha estado secuestrado durante milenios. Las calderas de las centrales eléctricas se calientan tradicionalmente mediante la combustión de carbón , pero si se implementara la cocombustión , las emisiones de CO 2 disminuirían manteniendo el calor aportado a la caldera. La implantación de la cocombustión requeriría pocas modificaciones en las características actuales de las centrales eléctricas, ya que sólo se alteraría el combustible de la caldera. Se requeriría una inversión moderada para implementar briquetas de biomasa en el proceso de combustión. [8]
La coquetería se considera el medio de producción de biomasa más rentable. Se producirá una tasa de combustión más alta cuando se implemente la combustión conjunta en una caldera en comparación con la quema solo de biomasa. La biomasa comprimida también es mucho más fácil de transportar ya que es más densa, lo que permite transportar más biomasa por envío en comparación con la biomasa suelta. Algunas fuentes coinciden en que una solución a corto plazo para el problema de las emisiones de gases de efecto invernadero puede residir en la combustión conjunta. [8]
El uso de briquetas de biomasa ha aumentado constantemente a medida que las industrias se dan cuenta de los beneficios de disminuir la contaminación mediante el uso de briquetas de biomasa. Las briquetas proporcionan un mayor valor calorífico por dólar que el carbón cuando se utilizan para encender calderas industriales . Además de un mayor poder calorífico , las briquetas de biomasa ahorraron en promedio entre un 30 y un 40 % del coste de combustible de las calderas. Pero otras fuentes sugieren que la cocombustión es más cara debido a la amplia disponibilidad de carbón y su bajo coste. [9] Sin embargo, a largo plazo, las briquetas sólo pueden limitar el uso de carbón en pequeña medida, pero las industrias y fábricas de todo el mundo lo utilizan cada vez más. Ambas materias primas pueden producirse o extraerse internamente en Estados Unidos, creando una fuente de combustible libre de dependencia extranjera y menos contaminante que la incineración de combustibles fósiles en bruto. [10]
Desde el punto de vista medioambiental, el uso de briquetas de biomasa produce muchos menos gases de efecto invernadero, en concreto, entre un 13,8% y un 41,7% de CO 2 y NO X . También hubo una reducción del 11,1% al 38,5% en SO
2emisiones en comparación con el carbón de tres productores líderes diferentes: EKCC Coal, Decanter Coal y Alden Coal. Las briquetas de biomasa también son bastante resistentes a la degradación del agua, una mejora con respecto a las dificultades encontradas con la quema de carbón húmedo. Sin embargo, las briquetas se utilizan mejor sólo como complemento del carbón. El uso de la coquetería crea una energía que no es tan alta como la del carbón puro, pero emite menos contaminantes y reduce la liberación de carbono previamente secuestrado. [11] La liberación continua de carbono y otros gases de efecto invernadero a la atmósfera conduce a un aumento de las temperaturas globales. El uso de la cocombustión no detiene este proceso pero disminuye las emisiones relativas de las centrales eléctricas de carbón. [12]
La Fundación Legacy ha desarrollado un conjunto de técnicas para producir briquetas de biomasa mediante producción artesanal en pueblos rurales que pueden usarse para calefacción y cocina. [13] Estas técnicas fueron iniciadas recientemente por el Parque Nacional Virunga en el este de la República Democrática del Congo , luego de la destrucción masiva del hábitat de los gorilas de montaña para obtener carbón . [14]
Pangani , Tanzania , es una zona cubierta de cocoteros. Después de cosechar la pulpa del coco, los indígenas ensuciaban el suelo con las cáscaras, creyendo que eran inútiles. Más tarde, las cáscaras se convirtieron en un centro de ganancias después de que se descubrió que las cáscaras de coco son muy adecuadas para ser el ingrediente principal de las biobriquetas. Esta mezcla de combustible alternativo se quema increíblemente eficientemente y deja pocos residuos, lo que la convierte en una fuente confiable para cocinar en el país subdesarrollado. [15] El mundo en desarrollo siempre ha dependido de la quema de biomasa debido a su bajo costo y disponibilidad en cualquier lugar donde haya material orgánico. La producción de briquetas sólo mejora la práctica antigua al aumentar la eficiencia de la pirólisis. [dieciséis]
Dos componentes importantes del mundo en desarrollo son China y la India . Las economías están aumentando rápidamente debido a formas baratas de aprovechar la electricidad y emitir grandes cantidades de dióxido de carbono . El Protocolo de Kioto intentó regular las emisiones de los tres mundos diferentes, pero hubo desacuerdos sobre qué país debería ser penalizado por las emisiones en función de sus emisiones anteriores y futuras. Estados Unidos es uno de los mayores emisores per cápita, pero China se ha convertido recientemente en el mayor emisor individual. Estados Unidos había emitido una cantidad rigurosa de dióxido de carbono durante su desarrollo y las naciones en desarrollo argumentan que no deberían ser obligadas a cumplir con los requisitos. En el extremo inferior, las naciones subdesarrolladas creen que tienen poca responsabilidad por lo que se ha hecho con los niveles de dióxido de carbono . [17] El uso principal de las briquetas de biomasa en la India es en aplicaciones industriales, generalmente para producir vapor. Durante la última década se han producido muchas conversiones de calderas de FO a briquetas de biomasa. Una gran mayoría de esos proyectos están registrados bajo el MDL (Protocolo de Kyoto), que permite a los usuarios obtener créditos de carbono. [18]
Se fomenta encarecidamente el uso de briquetas de biomasa mediante la emisión de créditos de carbono . Un crédito de carbono equivale a una tonelada libre de dióxido de carbono que se emitirá a la atmósfera. India ha comenzado a reemplazar el carbón vegetal con briquetas de biomasa como combustible para calderas , especialmente en el sur del país porque las briquetas de biomasa se pueden crear en el país, dependiendo de la disponibilidad de tierra. Por lo tanto, los precios del combustible en constante aumento tendrán menos influencia en una economía si las fuentes de combustible se pueden producir fácilmente en el país. [19] Lehra Fuel Tech Pvt Ltd está aprobada por la Agencia India de Desarrollo de Energías Renovables (IREDA) y es uno de los mayores fabricantes de máquinas briquetadoras de Ludhiana , India.
En la región africana de los Grandes Lagos , el trabajo sobre la producción de briquetas de biomasa ha sido encabezado por varias ONG, con Energy 4 Impact [20] [21] liderando la promoción de productos de briquetas y empresarios de briquetas en los tres países de los Grandes Lagos; a saber, Kenia, Uganda y Tanzania. Esto se ha logrado mediante un proyecto de cinco años patrocinado por la UE y el gobierno holandés llamado DEEP EA (Proyecto de Desarrollo de Empresas Energéticas en África Oriental) [1]. La principal materia prima para las briquetas en la región de África Oriental ha sido principalmente polvo de carbón, aunque también se han utilizado alternativas como aserrín, bagazo, cáscaras de café y cáscaras de arroz.[2]
El carbón es el mayor emisor de dióxido de carbono por unidad de superficie en lo que respecta a la generación de electricidad. El carbono es también el ingrediente más común del carbón vegetal. Recientemente ha habido un impulso [ se necesita aclaración ] para reemplazar la quema de combustibles fósiles con biomasa. La sustitución de este recurso no renovable por residuos biológicos reduciría la huella de carbono de los propietarios de parrillas y reduciría la contaminación general del mundo. [22] Los ciudadanos también están empezando a fabricar briquetas en casa. Las primeras máquinas crearían briquetas para los propietarios de viviendas a partir de aserrín comprimido ; sin embargo, las máquinas actuales permiten la producción de briquetas a partir de cualquier tipo de biomasa seca. [23]
Arizona también ha tomado la iniciativa de convertir la biomasa residual en una fuente de energía. Material de desecho de algodón y nuez utilizado para proporcionar un lugar de anidación para insectos que destruirían los nuevos cultivos en la primavera. Para detener este problema, los agricultores enterraron la biomasa, lo que rápidamente provocó la degradación del suelo . Se descubrió que estos materiales eran una fuente de energía muy eficiente y solucionaron los problemas que habían afectado a las granjas. [24]
El Departamento de Energía de Estados Unidos ha financiado varios proyectos para probar la viabilidad de las briquetas de biomasa a escala nacional. El alcance de los proyectos es aumentar la eficiencia de los gasificadores, así como elaborar planes para las instalaciones de producción. [25]
La biomasa está compuesta de materiales orgánicos, por lo que se requieren grandes cantidades de tierra para producir el combustible. Los críticos argumentan que el uso de esta tierra debería utilizarse para la distribución de alimentos en lugar de para la degradación de cultivos. Además, los cambios climáticos pueden provocar una estación dura, en la que el material extraído deberá cambiarse por alimentos en lugar de energía. Se supone que la producción de biomasa disminuye el suministro de alimentos, lo que provoca un aumento del hambre en el mundo al extraer materiales orgánicos como el maíz y la soja como combustible en lugar de como alimento. [26]
La quema de briquetas de biomasa también contribuye a la mala calidad del aire interior y exterior . La naturaleza orgánica de estos combustibles significa que la combustión puede contribuir a la emisión de cientos a miles de compuestos en aerosoles orgánicos. [27] La quema de briquetas de biomasa también libera muchos gases orgánicos , que pueden reaccionar para formar ozono a nivel del suelo y aerosoles orgánicos secundarios . [28] Se ha demostrado que la combustión de briquetas de biomasa, como tortas secas de estiércol de vaca , contribuye probablemente a la mala calidad del aire , con emisiones alrededor de 120 veces más reactivas con el radical hidroxilo que las emisiones del gas licuado de petróleo . [28]
El costo de implementar una nueva tecnología como la biomasa en la infraestructura actual también es alto. Los costes fijos de la producción de briquetas de biomasa son elevados debido a las nuevas tecnologías no desarrolladas que giran en torno a la extracción, producción y almacenamiento de la biomasa. Las tecnologías relativas a la extracción de petróleo y carbón se han desarrollado durante décadas y cada año son más eficientes. Una nueva tecnología no desarrollada con respecto a la utilización de combustible que no tiene infraestructura construida hace que sea casi imposible competir en el mercado actual. [26] [29] [30]