Uso de residuos forestales y cultivos de árboles servirían como materia prima para obtención de gas que serviría como combustible para generación energética

Por: Juan Fernando Lara 23 julio
Imagen de una plantación de árboles de melina en La Suiza de Turrialba (Cartago) del Centro Agronómico Tropical de Investigación y Enseñanza (CATIE) que colabora con el TEC en la iniciativa de biomasa seca. En la imagen se aprecia el retoño de algunos árboles y leña cortada lista para usarse.
Imagen de una plantación de árboles de melina en La Suiza de Turrialba (Cartago) del Centro Agronómico Tropical de Investigación y Enseñanza (CATIE) que colabora con el TEC en la iniciativa de biomasa seca. En la imagen se aprecia el retoño de algunos árboles y leña cortada lista para usarse.

San José.

Desechos de la producción forestal, ramas podadas en fincas y cultivos nuevos de árboles se perfilan como una posible fuente de generación eléctrica más limpia y ahorrativa de autoconsumo sin presión sobre zonas silvestres protegidas o de vocación agrícola.

Esta producción energética para autoconsumo se basa en una iniciativa del Tecnológico de Costa Rica (ITCR) aún en etapa de investigación y análisis pero que ya involucra a varias empresas, universidad e incluso al Instituto Costarricense de Electricidad (ICE) por el potencial exhibido.

Con la iniciativa, el Tecnológico se propone evidenciar la oportunidad de un nuevo mercado y modelo de negocio de generación de luz para autoconsumo a partir del intercambio comercial de residuos vegetales secos y madera cultivada para hacer electricidad.

Aparte de utilizar residuos de actividades forestales, el ITCR pretende incentivar la producción de árboles con alto poder calórico y baja generación de cenizas que sirvan de materia prima para generación. Con suficientes encadenamientos comerciales, este mercado de madera y sus residuos podría beneficiar a productores agrícolas y forestales, empresas agroindustriales, comercios en general e incluso industria turística.

El plan del Instituto se basa en una tecnología de gasificación usada hace años en Europa y Norteamérica donde, a temperaturas de entre 600 y 700 grados centígrados, el material vegetal sólido se transforma en gas, explicó Dagoberto Arias, profesor e investigador a cargo de los proyectos de investigación para producción y transformación de biomasa del ITCR.

Este gas, una vez pasado por varios filtros, se convierte en un combustible gaseoso capaz de impulsar un motor convencional de generación eléctrica. El Tecnológico ya posee un gasificador de este tipo con el cual conduce sus análisis y cuya energía se aprovecha en equipos de alto consumo eléctrico en el campus universitario del TEC en Cartago.

Materia prima existe y está ociosa. La generación con madera y sus residuos, afirmó Arias, no presionaría zonas protegidas o agrícolas porque la materia prima vendría de las 80.000 hectáreas de plantaciones forestales existentes en Costa Rica donde los residuos de la producción maderera suelen estar disponibles y ociosos en los propios terrenos donde crecen los árboles.

"Cuando se tala un árbol para producción de madera se pierde casi 40% de este en el proceso. Esos residuos se quedan en las plantaciones y serviría en esta forma de generación. Hoy nada más se descomponen sobre la tierra", señaló.

Incluso la siembra de árboles para generación posee ventajas, descubrió el Tecnológico.

Las especies de árboles analizadas por investigadores Instituto tiene capacidad de retoño desde el primer corte de la madera. Esto hace innecesario nuevas siembras de árboles. El corte, además, puede repetirse cada 12 meses cuando ya es posible volver a sacar madera y así asegurar un suministro estable.

Hay alrededor de 20 tipos de árboles aptos para biomasa seca donde, entre las maderas más promisorias, figuran la teca, el eucalipto, el madero negro y la melina; entre otras.

Energía verde, limpia y renovable
Energía verde, limpia y renovable

Energía verde y firme. La iniciativa del Tecnológico atrae la atención del ICE debido a que esta biomasa seca se puede almacenar; constituyendo así una base de generación más firme y estable respecto a la solar (fotovoltaica) o eólica (viento).

"Tiene que darse algún tipo de acuerdo a nivel nacional para dar apertura y confianza a la biomasa que tiene gran oportunidad como energía firme. Con este proceso se puede almacenar la fuente por meses de forma que quien genera su energía térmico o eléctrica puede eludir cualquier faltante" explicó, la ingeniera Ana Catalina Villalobos, del área de investigación y desarrollo en electricidad del ICE.

Villalobos señaló que esta forma de biomasa seca tiene clara vocación para autoconsumo en distintos sectores productivos (agrícola, comercial e industrial) siempre y cuando pueda asegurarse un suministro estable de materia prima a quien decida importar un gasificador e invertir en este proceso.

En el futuro inmediato, señaló, las primeras empresas llamadas a una transformación son aquellas del sector agroindustrial, hotelero y hospitalario y toda aquella organización que utilice calderas que puedan ser convertidas al uso de biomasa.

La ingeniera recordó que la biomasa, como fuente de generación, tiene mucho más potencial del que hoy se está aprovechando en Costa Rica donde esta aporta solo 1,7% del total de la energía nacional según datos del Centro Nacional de Control de Energía (Cence).

Arias, por su parte, que este cultivo de árboles representa una oportunidad de negocio más en el sector forestal para aquellos terrenos marginales que están sin uso o hectáreas ociosas en zonas donde ya hayan siembras agrícolas.

De esta forma, se supone que la actividad no competiría por terreno con la producción agrícola, ni presionaría zonas silvestres.

El ITCR ya ha sumado a empresas y organizaciones que tienen plantaciones de árboles entre las cuales están el Ingenio Taboga (Guanacaste), la empresa Puro Verde (Alajuela), Maderas Cultivadas (Cartago), el Centro Agronómico Tropical de Investigación y Enseñanza (Catie) en Turrialba, Coopetarrazú (Dota) y la Universidad Nacional (UNA), entre otras.

Max Cerdas López, coordinador de vinculación y asesoría del Consejo Nacional para Investigaciones Científicas y Tecnológicas (Conicit) también ve en que proyecto puede generar altos réditos al país con una alternativa energética cuyos beneficios se sientan en comunidades por todo el territorio; especialmente las rurales.

"La biomasa ya tiene un aporte a la matriz energética pero no en el grado que merece considerando que nuestro país produce material para biomasa seca a raudales. Debemos poner más atención, recursos de investigación y aportes para infraestructuras locales que permitan su aprovechamiento", señaló Cerdas.

Potencial. Según el Plan de Expansión de la Generación Eléctrica 2016-2035 del ICE, la biomasa como fuente de generación tiene un potencial identificado de 445 MW de los cuales, en instalados, solo hay 9% (45 MW).

Esto corresponde sobretodo a generación a base del bagazo de ingenios azucareros aunque también hay biomasa con residuos húmedos del cultivo de piña, café, banano, palma aceitera, arroz, sector pecuario y la industria forestal.

No obstante, su utilización aún puede crecer. El sector industrial usa intensivamente los combustibles fósiles, que cubren el 33% de sus necesidades, para la generación de calor y vapor según el documento. El 50% del consumo de ese sector proviene de biomasa (residuos vegetales y leña), utilizado en su mayor proporción por la industria de producción de alimentos.

¿Cómo se gasifica la materia vegetal?

La gasificación de biomasa no es un proceso de incineración, ni de combustión en estado puro. Es más bien una transformación instantánea de materia sólida a gas utilizando altas temperaturas.

Cuando se utiliza biomasa seca, los gases obtenidos sirven tanto para calefacción como para generación eléctrica.

En esta técnica se degrada con calor la materia orgánica en presencia de oxígeno. A una temperatura de entre 600 y 700 grados centígrados, la biomasa seca en el gasificador se convierte en una mezcla gaseosa llamada "gas de síntesis" el cual es inflamable.

En el proceso se generan algunas cenizas que sirven como fertilizantes y lagunos alquitranes útiles para conservar madera o elaborar insecticidas.

Dicho gas de síntesis se pasa luego por una serie de filtros hasta conseguir un combustible gaseoso apto para motores de generación eléctrica.

El ITCR compró una unidad de gasificación de 20 Kilovatios de capacidad para el estudio completo de la gasificación de la madera, señaló Dagoberto Arias, responsable de investigación y proyectos de biomasa en esa universidad.

Ese equipo utiliza como combustible astillas de árboles de sus propias plantaciones y, empleando un motor convencional para generación, produce electricidad para impulsar maquinaria de alto consumo eléctrico en su campus universitario de Cartago.

Este proceso de transformación, agregó, es altamente escalable de forma que puede emplearse en sistemas pequeños (una casa por ejemplo) o grandes como plantas de alto rendimiento con cientos de megavatios (MW) de potencia instalada.

En un modelo sencillo, afirmó Arias, el Tecnológico utiliza el gasificador para autoabastecerse de electricidad y reducir su factura eléctrica pero, a mayor escala, se podría invertir más en equipos gasificadores capaces de suplir toda la electricidad de la institución.

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