¿Cómo puede la madera generar electricidad? Les preguntamos a los científicos que lo lograron

¿Cómo es esto posible? Investigadores de Ingeniería Forestal del Instituto Tecnológico de Costa Rica (Tec) y de Ingeniería Química de la Universidad de Costa Rica (UCR) unieron su conocimiento y experiencia para hallar otra fuente de generación eléctrica.

Esto se logra a través de un proceso denominado gasificación. Los resultados de esta investigación fueron publicados en la edición más reciente de la revista Waste and Biomass Valorization.

Los caminos de estos científicos se unieron cuando ambos llevaban ya algún tiempo en investigaciones propias.

El trabajo de la UCR, coordinado por la ingeniera química Cindy Torres Quirós, comenzó en 2013. Ella y su equipo empezaron a estudiar formas de producir energía a través de otros insumos o desechos, como pulpas de café o telas. Esto se resume con la palabra biomasa: la materia orgánica que se utiliza como fuente de energía.

Por otra parte, en el Tec, un grupo de ingenieros forestales, coordinados por Roger Moya Roque, buscaban darle uso a los residuos de madera y se preguntaron si se podría obtener algún tipo de energía.

Sus hallazgos se cruzaron en 2016. “Profesionalmente nos hemos complementado. (...) La gasificación abre las puertas porque utiliza el agua como recurso, entonces biomasa más húmeda también la podemos convertir”, destacó Torres.

Moya agregó: ”La madera tiene una gran ventaja sobre otros tipos de biomasa. Tiene una humedad inicial bastante baja en comparación con otra clase de residuos, como el bagazo de caña; otra gran ventaja es que produce una cantidad de ceniza muy inferior a otros insumos de biomasa. Eso nos dio oportunidad de empezar investigar y ver las tecnologías a nivel internacional. (...) Y la gasificación es casi el último paso para obtener el máximo aprovechamiento”.

Para Torres, la biomasa tiene otro beneficio y es que se trata de energía “a demanda”, la cual puede ser utilizada cuando no pueda cubrirse con otro tipo de energía renovable.

“Si no tuviésemos hidroelectricidad podríamos utilizar la bioenergía y dejar de depender de búnker, por ejemplo. Nos permitiría tener mayor control”, manifestó la especialista.

¿Cuánta electricidad puede generarse?

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Una de las preguntas que tenía Moya cuando incursionó en este tema era cuánta electricidad podría obtenerse como resultado.

“Yo me preguntaba: ‘si yo tengo un kilo de madera ¿cuánta electricidad me va a producir? Era lo más importante. Si tenemos residuos y astillas de manera, ¿cuánto voy a generar y cuánto podría alimentar? O, en otras palabras, si producimos un kilovatio, ¿cuánta madera necesitamos?”, recordó Moya.

Los resultados indicaron que se necesitaban unos 13 kilos de madera para poner a funcionar aproximadamente unas cuatro casas en zona rural durante una hora.

“Por tonelada era bastante. Unos 526 kilovatios por hora de energía, dependiendo de la especie de árbol. Eso es interesante”, afirmó Torres.

¿Qué madera se utiliza?

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Moya es enfático en que esta madera proviene de residuos que más bien se aprovechan para crear energía. En ningún momento se hacen talas para justificar este tipo de energía eléctrica.

“Es la madera que se produce a nivel nacional. Un 50% de todo lo que se ve en un camión de madera llega al mercado. La otra mitad del camión se convierte en residuos. Ya se pagó, se transportó, se cortó y no se utiliza. Es una gran preocupación del sector de industrialización de la madera”, aclaró el científico.

Moya enfatizó que en Costa Rica sí se cumplen las políticas de conservación de bosques, pero esto no quiere decir que la madera no se consuma.

“Cada costarricense necesita por año medio metro cúbico de madera. Todos necesitamos madera. Consumimos un millón de metros cúbicos de madera en troza por año. Las políticas de reforestación comercial, aunque no han tenido el impulso en los últimos cuatro gobiernos, hay un sector maderero que produce plantaciones forestales y suministra el 75% de lo que el país necesita”, señaló el ingeniero forestal.

Torres añadió que Costa Rica también tiene un privilegio en sus suelos. Mencionó que estuvo en Finlandia y allí le dijeron que un árbol con potencial para biomasa toma 60 años en crecer, algo que en Costa Rica toma de cinco a seis años.

Por eso se busca dar un uso útil a la materia prima y aprovechar los residuos.

“Un ejemplo son los cafetales. Todos los cafetales tienen árboles, y como parte del proceso se podan. La biomasa de hoy es la leña con la que antes cocinaban nuestros abuelos. Ahora tenemos cocinas eléctricas o de gas, entonces esta madera puede utilizarse en este nuevo fin”, dijo Moya.

¿Cómo es el proceso?

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Con esta información, ya puede explorarse cómo se hace el proceso de gasificación y sus pormenores. Para eso, los investigadores tomaron la madera de los árboles de mayor producción en Costa Rica: Acacia mangium (zarzo negro), Cupressus lusitanica (cedro blanco), Eucalyptus saligna (un tipo de eucalipto) y Tectona grandis (teca).

Moya explicó que las plantas toman el dióxido de carbono, el oxígeno, el agua del ambiente y los nutrientes, y esto es lo que va formando la leña, la madera.

“Esa madera, una vez que la cortamos, la ponemos en un proceso industrial y esa energía que almacenó por la fotosíntesis y esa energía, esos componentes, tiene el poder de transformarse en energía eléctrica”, afirmó el ingeniero.

Torres agregó que todo combustible fósil es una fuente de carbono que libera energía. En el caso de la biomasa, se cortan las fuentes de carbono, se convierten en gas y ese gas va a tener energía renovable.

La gasificación entonces es un proceso en el que la biomasa, en presencia de una cantidad reducida de oxígeno, se convierte en una mezcla de gases, como hidrógeno, monóxido de carbono y metano. A esta mezcla de gases se la conoce como Syngas. Tras ser convenientemente tratados, pueden utilizarse para producir la energía.

“La eficiencia es más alta, en relación con otros procesos”, puntualizó Torres.

Al final se vio que todos los árboles tenían un perfil muy similar, pero el E. saligna tenía una eficiencia menor a la de los demás.

Este fue un ejercicio científico y académico, y no se hizo con fines de llevarlo a la práctica. No obstante, se mostró que podría tener aplicaciones en caso de necesitar mayor disponibilidad de fuentes de energía eléctrica en diferentes sectores de la población.

“Todo depende de cómo se quisiera introducir en la matriz de energía de Costa Rica. Eso va a depender de la política energética de Costa Rica. (...) Ya dependerá de cómo lo valorará Aresep (Autoridad Reguladora de los Servicios Públicos), y el ICE (Instituto Costarricense de Electricidad) o las cooperativas y o compañías generadoras de electricidad para justificar esas tarifas. Esto también tendría que ver con la producción maderera, debe hacerse un análisis jerárquico para establecer los criterios. Científicamente y técnicamente es factible”, concluyó Torres.