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Biomasas agrícolas residuales

Actualizado el 07 de mayo de 2013 a las 12:00 am

En la UCR estudiamos procesos de aprovechamiento de biomasas

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Biomasas agrícolas residuales

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Las biomasas residuales de la actividad agrícola constituyen fuentes de energía. Se han oído opiniones en donde se presenta este asunto como “solución” al problema energético del país. Esta visión de carácter reducido es errónea pues su uso es solo una de varias posibilidades para enfrentar parcialmente la dependencia en los combustibles fósiles (carbón mineral, gas natural o petróleo) y su cuota de emisiones de gases de efecto invernadero. Se requiere desarrollar acción basada en diferentes fuentes alternativas de energía.

Biomasas vegetales. Los organismos fotosintéticos transforman sustancias sencillas como bióxido de carbono, agua y minerales en los materiales complejos que constituyen sus células y tejidos. En el caso de las plantas, los componentes mayoritarios son celulosa, hemicelulosa, lignina y minerales. Los “residuos lignocelulósicos” de mayor uso energético en Costa Rica son bagazo de caña, cascarilla de arroz, cascarilla de café, cascarilla de coquito de palma aceitera, leña y algunos otros.

La combustión de estos residuos genera calor suficiente para su aprovechamiento en diferentes tareas; las operaciones más corrientes son la conversión a energía eléctrica y el secado de productos agroindustriales.

Factibilidad tecnológica. La combustión de biomasas residuales vegetales proporciona energía térmica del orden de 15 a 18 megajulios por kilogramo de material seco (MJ/kg). Los lectores posiblemente están más familiarizados con el equivalente energético en que se factura su consumo eléctrico, expresado en kilovatios-hora (kWh). La conversión matemática del dato anterior equivale a 4-5 kWh por cada kilogramo de biomasa seca. La cantidad de energía realmente disponible es menor porque depende del grado de humedad de la biomasa y otras razones.

Parte de lo generado es consumido en la vaporización de la humedad de la biomasa, y por supuesto la energía neta disponible disminuye conforme aumenta su contenido de humedad. Por otro lado, 15-18 MJ/kg es el valor observado en las condiciones de laboratorio muy eficientes. En la realidad industrial, la eficiencia energética es menor debido a situaciones como combustión incompleta y el “impuesto natural” inherente a la transformación energética, que de manera inmisericorde exige la segunda ley de la termodinámica.

Potencial energético. La consideración de la utilización energética de biomasas residuales de la actividad agrícola requiere conocer los detalles que implica el uso de cada tipo de material lignocelulósico. Esta información es mucho más detallada que 15-18 MJ/kg, pues se requiere de consideraciones como rapidez y extensión de la combustión, costo energético previo de secado, aspectos de diseño de las cámaras de combustión, eficiencia en los procesos de secado, eficiencia en la transformación de energía térmica a electricidad, etc.

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Investigación necesaria. El aprovechamiento energético de la biomasa es un tema recurrente en este país, pero con consideraciones que en el mejor de los casos no trascienden el dato idílico de 15-18 MJ/kg. En el laboratorio de la Escuela de Química de la UCR, llevamos a cabo estudios que modelan diferentes etapas de los procesos de aprovechamiento de biomasas, incluyendo otras posibilidades más allá de la combustión de esos materiales. Así se “marca la cancha” de los diseños conceptuales de operaciones tales como secado, combustión o gasificación de biomasas de interés.

Además del aprovechamiento energético, sería conveniente que se dedicara mayor esfuerzo a la exploración y desarrollo de materiales comerciales e industriales derivados de matrices lignocelulósicas, tales como biocombustibles, biopolímeros funcionalizados o materiales de empaque.

La cobertura crítica por parte de la prensa sería un aporte valioso para el público y tomadores de decisiones.

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