Qu es biodegradable?Biodegradable es el producto o sustancia que puede descomponerse en los elementos qumicos que lo conforman, debido a la accin de agentes biolgicos, como plantas, animales, microorganismos y hongos, bajo condiciones ambientales naturales.No todas las sustancias son biodegradables bajo condiciones ambientales naturales. A dichas sustancias se les llama sustancias recalcitrantes. La velocidad de biodegradacin de las sustancias depende de varios factores, principalmente de la estabilidad que presenta su molcula, del medio en el que se encuentran, que les permite estar biodisponibles para los agentes biolgicos y de las enzimas de dichos agentes.La biodegradacin es la caracterstica de algunas sustancias qumicas de poder ser utilizadas como sustrato por microorganismos, que las emplean para producir energa (por respiracin celular) y crear otras sustancias como aminocidos, nuevos tejidos y nuevos organismos. Puede emplearse en la eliminacin de ciertos contaminantes como los desechos orgnicos urbanos, papel, hidrocarburos, etc. No obstante en vertidos que presenten materia biodegradable estos tratamientos pueden no ser efectivos si nos encontramos con otras sustancias como metales pesados, o si el medio tiene un pH extremo. En estos casos se hace necesario un tratamiento previo que deje el vertido en unas condiciones en la que las bacterias puedan realizar su funcin a una velocidad aceptable.Bacteria Aerobia:Ms all de que cuando pensamos en bacterias, errneamente las relacionamos slo con enfermedades casi que de inmediato, las bacterias ocupan un lugar ms que fundamental en nuestras vidas y en el funcionamiento del ecosistema, y por suerte, nuestro planeta est repleto de ellas. As es que existen toda clase de bacterias, de distintas formas y tamaos, que cumplen todo tipo de funciones. Por eso, las bacterias son sumamente interesantes y siendo tan importantes para nosotros, mientras ms sepamos de ellas, mejor, lo que explica los continuos y amplsimos estudios bacteriolgicos.Las bacterias se clasifican de dos maneras, de acuerdo a sus capacidades para sobrevivir con o sin oxgeno. Las bacterias aerobias forman parte de un tipo de organismo que necesita de un ambiente que contenga oxgeno di-atmico (un gas compuesto por dos tomos de oxgeno) para poder existir y desarrollarse adecuadamente, es decir, stas bacterias necesitan oxgeno para la respiracin celular.El metabolismo aerobio de muchos organismos es una consecuencia evolutiva de la fotosntesis, que comenz a liberar grandes cantidades de oxgeno y que inicialmente result txico para muchos seres vivientes. Sin embargo, muchos aprendieron a utilizarlo, oxidando con l qumicos tales como la glucosa. Esto permiti liberar mucha ms energa que los procesos anaerobios (aquellos que no utilizan oxgeno) haciendo de los organismos aerobios los predominantes sobre la faz de la tierra.Tipos:Aerobios Obligados: Estos requieren oxgeno para la respiracin celular aerobia. Utilizan el oxgeno para oxidar sustratos (tales como grasas y azcares) para obtener energa.Anaerobios Facultativos: Pueden emplear oxgeno pero tambin tienen la capacidad de producir energa por medios anaerbicos.Microaerfilos: Emplean oxgeno pero en cantidades muy bajas.Aerotolerantes: Pueden sobrevivir en presencia de oxgeno pero no lo emplean ya que son anaerbicos.Bacterias Anaerobias:Anaerobios son aquellos grmenes que slo pueden desarrollarse en ausencia de cantidades significativas de oxgeno (O2) y bajo condiciones de potenciales redox (Eh) muy reducidos, por tanto son estrictos en cuanto a sus exigencias de medio ambiente. Las formas vegetativas mueren cuando son expuestos al oxgeno molecular libre en la atmsfera, aunque el grado de resistencia bajo estas condiciones es variable (Aero-tolerancia). Los esporos bacterianos no son afectados por tratarse de formas biolgicas metablicamente inertes y con muy escasa proporcin de agua en su composicin.Respiracin Aerobia:La respiracin aerbica implica reacciones que suministran energa y que dependen del oxgeno. Si el substrato es un azcar simple y se le extrae el mximo de energa, obtenemos el proceso representado en la siguiente reaccin:C6HI1206+ 6 O2 6CO2 + 6H2OAdems, probablemente se formen cerca de 38 molculas de ATP. Todos los tomos de hidrgeno son removidos y reaccionando con el oxgeno forman agua, que es otro producto microbiano. Los tomos de carbono son separados uno del otro y adheridos al oxigeno con el fin de producir dixido de carbono que es otro producto microbiano.Este es el ejemplo clsico de la respiracin aerbica, dado que se verifica en animales y en una variedad de microorganismos y plantas. En vista de que el oxgeno desempea un papel prominente debido a que reacciona con los tomos de hidrgeno y de carbono se reconoce a esta reaccin como oxidacin. Dentro de la clula, el proceso se lleva a cabo a travs de pequeas secuencias, cada una catalizada por una enzima y con la produccin de ATP (adenosinatrifosfato), en ciertas etapas. De esta manera, la energa qumica disponible se convierte en luz y calor por medio de una combustin que se utiliza en la formacin de ATP en la oxidacin celular. Las clulas no son completamente eficientes en el uso de la energa y producen algo de calor ms el ATP correspondiente. Las bacterias son muy verstiles en cuanto a la gran variedad de compuestos orgnicos que utilizan en la respiracin aerbica. A pesar de que el trmino respiracin siempre se aplic a la respiracin animal y al intercambio de oxgeno y dixido de carbono, ahora tiene un significado ms amplio. Respiracin Anaerobia:En los organismos aerobios el oxgeno es el receptor final de los electrones durante la respiracin. Esto es muy eficiente pues el oxgeno tiene un potencial muy bajo de reduccin. Los organismos anaerobios utilizan receptores de electrones que tienen un potencial ms alto de reduccin que el oxgeno, lo que significa que la respiracin es menos eficiente y conduce generalmente a tasas de crecimiento ms lentas que en los aerobios. Muchos anaerobios facultativos pueden utilizar tanto oxgeno como receptores finales de electrones alternativos para la respiracin dependiendo de las condiciones ambientales. La mayora de los organismos de respiracin anaerobia son hetertrofos, aunque hay algunos auttrofos. Todos los procesos que describiremos a continuacin son disimlatelos, es decir que proporcionan energa pero no nutrientes para la clula (lo que sera asimilativo). Se conocen tambin las rutas asimilativas de muchas formas de respiracin anaerobia.En ausencia de un aceptor externo de electrones, muchos organismos pueden oxidar algunos compuestos orgnicos con liberacin de energa, proceso denominado fermentacin. Bajo esas condiciones slo se produce la oxidacin parcial del compuesto orgnico, y nicamente es liberada una pequea parte de la energa, permaneciendo el resto en los productos resultantes. Esas oxidaciones parciales implican la misma sustancia como dador y aceptor de electrones a la vez.Desnitrificacin: es un proceso anxico en el cual los nitratos son reducidos a nitrgeno gaseoso. Las desnitrificacin es utilizada en post-tratamientos de aguas residuales para remover nutrientes. La desnitrificacin (o denitrificacin) es la reduccin bioqumica del ion nitrato (NO3), presente en el suelo o el agua, a xido de nitrgeno (N2O) o como nitrgeno molecular o diatmico (N2) que es la sustancia ms abundante en la composicin del aire, as el nitrgeno regresa a la atmsfera. Por su lugar en el ciclo del nitrgeno este proceso es el opuesto a la fijacin del nitrgeno. Este proceso se consigue bajo condiciones anxicas o anaerobias (sin oxgeno). Es fundamental para que el nitrgeno vuelva a la atmsfera y comience el ciclo nuevamente.El uso desasimilativo de nitrato se llama desnitrificacin, y ocurre por medio de una serie de fases donde el N va cambiando su estado de oxidacin. La desnitrificacin es un proceso de anoxia en el que hay un dador de electrones.Energa a base de Basura con bacterias Geobacter:Los Residuos Slidos Urbanos o MSW (por su sigla en ingls: Municipal Solid Waste), refieren principalmente a los materiales desechados por los domicilios, pero tambin incluye algunos desechos comerciales e industriales que son de similar naturaleza y que son depositados en un vertedero municipal. Los MSW contienen una fraccin significativa de papel, desechos alimenticios, madera y recortes de poda, algodn y cuero, metales y vidrios, como tambin derivados del petrleo como plsticos, gomas y telas sintticas. Existen diferentes interpretaciones en cuanto a la clasificacin de los MSW como fuente de energa renovable. La Agencia de Proteccin Ambiental de los EE.UU. (EPA) considera los MSW como una fuente de energa renovable, ya que si no se les da un uso secundario a los mismos (como ser el aprovechamiento energtico), estos sern enviados a rellenos sanitarios (desaprovechando su poder energtico). Por otro lado el Departamento de Energa de los EE.UU. incluye a los MSW como fuente renovable de energa, siempre y cuando el contenido calrico del combustible provenga principalmente de materiales biolgicos.Profundizando en los mtodos de gestin de residuos se plantean, las diferentes alternativas para la recuperacin de los residuos. Dentro de lo que es recuperacin, las soluciones ms deseables son: la digestin anaerobia y el compostaje aerobio, aunque esto slo es posible si los residuos orgnicos han sido separados en la fuente. Luego se encuentran las tecnologas para conversin de residuos en energa. Estas pueden darse de diferentes formas, como ser: la incineracin directa, la gasificacin y combustin. Dentro de los mtodos de disposicin final en vertederos, se encuentran los rellenos sanitarios que capturan el metano, y lo utilizan para generar energa elctrica; luego aquellos rellenos que capturan metano pero no generan energa a partir de l, sino que simplemente lo queman en una antorcha; y finalmente, como opcin menos deseada, los vertederos a cielo abierto.Propiedades de los residuos.- La composicin de los residuos es un elemento fundamental para la seleccin de la mejor tecnologa para la conversin de residuos existen diferentes normas a nivel internacional para realizar un correcto estudio de los residuos a tratar. En la siguiente Tabla se describe algunas de stas normas:NormaDescripcin
ASTM D 5231-9 2(2003 )Metodologa para la medicin de la composicin de MSW mediante una clasificacin manual de los residuos
ASTM E790/830/897Determinacin porcentual del contenido de humedad, cenizas, voltiles y carbono fijo de los residuos
ASTM E777/778Mtodo para la determinacin porcentual del contenido de Carbono (C), hidrgeno (H) y nitrgeno (N).
ASTM E955Determinacin del poder calorfico superior de una muestra de MSW
Composicin fsico-qumica de los residuos.- En el caso de no poder tomar muestras de los residuos para analizarlas en un laboratorio, puede calcularse de forma aproximada la composicin qumica de los residuos utilizando datos de composiciones fsicas de los mismos. Para poder calcular de forma estimada la composicin qumica de los residuos, se utilizan tablas que determinan el porcentaje de C (carbono), H (hidrgeno), O (oxgeno), N (nitrgeno), S (azufre) y cenizas, de los componentes tpicos de los residuos.Poder calorfico de los residuos.- Es necesario diferenciar en un combustible el poder calorfico inferior (pci) y el poder calorfico superior (pcs). La diferencia entre ambos radica bsicamente en la energa asociada a la condensacin del vapor de agua contenido en los gases de la combustin. Dado que por condiciones medioambientales no se puede alcanzar una temperatura de los gases de 0 C, donde se aprovechara el calor de cambio de estado del agua (597 kcal / kg vapor de agua condensador), el pci tiene un significado mayor para el clculo del potencial energtico de los residuos.Existen dos formas para el clculo del pci: el mtodo analtico y el mtodo prctico. El analtico consiste en sumar los poderes calricos de los elementos principales que forman la muestra de basura, ponderados por su fraccin en peso, descontando de la cantidad de hidrgeno total la que se encuentra ya combinada con el oxgeno. Para ello se utilizan los datos provistos por el anlisis ltimo. El mtodo prctico consiste en calcular el pci a partir del valor del pcs hallado mediante el ensayo de poder calrico. Para poder hallar el pci basta con restarle el calor de cambio de estado del agua. Para ello se precisa conocer la cantidad de H del combustible (se obtiene del anlisis ltimo) y la humedad (anlisis prximo).Poder calorfico de los residuos.- Es necesario diferenciar en un combustible el poder calorfico inferior (pci) y el poder calorfico superior (pcs). La diferencia entre ambos radica bsicamente en la energa asociada a la condensacin del vapor de agua contenido en los gases de la combustin.Dado que por condiciones medioambientales no se puede alcanzar una temperatura de los gases de 0 C, donde se aprovechara el calor de cambio de estado del agua (597 kcal / kg vapor de agua condensador), el pci tiene un significado mayor para el clculo del potencial energtico de los residuos.El mtodo prctico consiste en calcular el pci a partir del valor del pcs hallado mediante el ensayo de poder calrico. Para poder hallar el pci basta con restarle el calor de cambio de estado del agua. Para ello se precisa conocer la cantidad de H del combustible (se obtiene del anlisis ltimo) y la humedad (anlisis prximo).Potencial de generacin.- De modo de aprovechar al mximo el potencial energtico de los residuos, resulta conveniente aplicar la estrategia que se denomina co-generacin en donde una parte de la energa de los residuos se aprovecha como energa trmica (generalmente a travs de la generacin de vapor para un proceso industrial o agua caliente para un proceso industrial o para calefaccin de viviendas) y otra parte se convierte en energa elctrica. Las fracciones de conversin aproximadas que pueden obtenerse en un sistema de cogeneracin. Observamos que un 50% de la energa qumica puede convertirse en energa trmica, un 30% en energa elctrica y el 20% restante se pierden.Tecnologas de recuperacin de la energa de los residuos (WTE).- Se pueden separar los procesos de recuperacin de la energa de los residuos en dos grupos: Conversin Biolgica y Conversin Trmica.Conversin Biolgica.- Este proceso es efectuado por bacterias mediante el proceso de digestin anaerobia, donde la fraccin orgnica de los residuos se descompone de manera natural en ausencia de aire. Este proceso ocurre en rellenos sanitarios (algunos controlados y otros no) donde se genera una mezcla de gases, conocida como biogs, cuyos dos componentes principales son el metano (CH4) y el dixido de carbono (CO2).Conversin Trmica.- El proceso trmico consiste en la conversin de los MSW en productos gaseosos, lquidos y slidos mediante reacciones qumicas inorgnicas.La conversin trmica de los residuos puede darse de tres formas diferentes: combustin, gasificacin y pirolisis. En la combustin y en la gasificacin la reaccin qumica que se produce es exotrmica, lo que significa que se libera energa directamente. Sin embargo en la gasificacin se obtiene un producto gaseoso con un poder calorfico remanente que luego podr ser aprovechado en una combustin posterior. En la pirolisis, la reaccin es endotrmica, pero se obtiene un gas derivado cuyo poder calorfico tambin puede aprovecharse en una combustin posterior.Dentro de las tecnologas de conversin trmica la ms popular y extensa en su uso es la incineracin o quema en grilla / parrilla, luego est la gasificacin por lecho fluido burbujeante, circulante y fijo. Estas tecnologas se utilizan principalmente en plantas de gran escala (capacidad mayor a 500 ton/da). Existen otras tecnologas como el sistema cBOS, COR, Energos, Aireal, que no son tan populares como las anteriormente mencionadas, pero estn empezando a ser utilizadas como nuevas alternativas para la conversin de residuos en energa, y que adems son aplicables a plantas de pequea escala.Tecnologas Usadas en este caso: Sistema de Oxidacin por Batch (Batch Oxidation System -cBOS), el cual presenta una construccin sencilla y adems cuenta con una capacidad adecuada para el caso de estudio. Por otro lado, para la recuperacin de los gases de combustin, se opt por un sistema de caldera de aceite trmico y Ciclo de Rankine de fluido Orgnico (ORC).En una primera instancia los residuos (MSW) ingresan al sistema de combustin (cBOS) donde se generan gases calientes. Estos gases son enviados a una caldera de recuperacin, donde ceden su energa a un aceite trmico. Este aceite es enviado al Ciclo Orgnico cual calienta un fluido orgnico que luego se expande en una turbina conectada a un generador, obtenindose as la energa elctrica.El sistema cBOS, por sus siglas en ingls (Continuous Batch Oxidation System System), es un sistema mixto en cuanto a su operativa. Por un lado las cmaras primarias realizan un proceso en batch, mientras que la cmara secundaria funciona de manera continua. Los MSW son cargados en las cmaras primarias de gasificacin (PGC), con un desfasaje temporal de 6 horas entre cada una. En ellas los MSW sufren una serie de procesos qumicos y fsicos en una atmsfera deficiente de oxgeno (ignicin, gasificacin, reduccin de carbonos remanentes), lo que genera la produccin de un gas denominado gas de sntesis (syngas). Una vez finalizado este proceso se da el enfriamiento y descarga de las cenizas. Cada PGC est equipada con un sistema de carga sellado hidrulicamente, dos puertas de acceso para la remocin de las cenizas, un ventilador de aire primario y dos de aire secundario, dos quemadores de gasoil, cuatro boquillas para roco de agua para el templado de las cenizas y una vlvula actuada para aislar las cmaras primarias de la secundaria.El syngas proveniente de cada cmara primaria pasa luego a la cmara secundaria (SCC) donde se realiza su combustin y es oxidado totalmente mediante la adicin de aire tomado del ambiente y humos de combustin recirculados. El volumen de humos recirculados es de aproximadamente un 15% del total de humos, lo que ayuda a la disminucin de xidos nitrosos. Gracias al desfasaje temporal en la operacin de las cmaras primarias, el syngas que se suministra a la cmara secundaria es de caractersticas uniformes. En la cmara secundaria de combustin existe tambin una inyeccin de una solucin de urea para el tratamiento de los xidos de nitrgeno ( ) y su reduccin en y (reduccin selectiva no-cataltica). La reaccin de oxidacin del syngas es exotrmica y permite alcanzar las temperaturas mnimas reglamentadas para la quema de residuos en Escocia: 1.100 C para residuos peligrosos, 850C para residuos no peligrosos (en Uruguay la temperatura mnima de quema de RSU no est reglamentada). En caso de no alcanzar estas temperaturas, dos quemadores auxiliares a gasoil se encienden para asistir la combustin (estos quemadores tambin se utilizan para el arranque). La concentracin de oxgeno en la cmara y la temperatura son controladas cuidadosamente para minimizar las emisiones de dioxinas.Los humos de la combustin pasan luego hacia una caldera de aceite trmico, donde intercambian su energa con el aceite trmico. Este aceite caliente se enva a un ciclo ORC para calentar y evaporar un fluido orgnico, el cual ser utilizado para realizar trabajo en una turbina acoplada a un generador elctrico.Los sistemas ORC se utilizan en rangos de potencia pequea (menor a 2MW). Estos ciclos cuentan con la ventaja de que vienen paquetizados, lo que facilita su instalacin. Aunque no permiten cogeneracin en rgimen electricidad-vapor, s lo permiten en rgimen electricidad-agua caliente. Esto es una buena solucin en lugares donde hay grandes necesidades de agua caliente, como ser ciudades fras con sistemas de calefaccin residencial centralizado. En el caso de estudio las necesidades de agua caliente son pequeas, por lo que no se justifica esta alternativa. A pesar de esto sigue siendo una buena opcin, comparado con un ciclo de vapor de baja presin, debido a la uniformidad de operacin, sencillez y fiabilidad.Una vez que los gases de combustin intercambian energa en la caldera de aceite pasan hacia el sistema de tratamiento de gases. Este sistema utiliza un proceso seco con bicarbonato de sodio para la remocin de los gases cidos y carbn activado en polvo (PAC) para la remocin de dioxinas y metales pesados. La ltima etapa involucra un filtro de mangas que captura el material particulado contenido en los humos, tanto el material particulado que proviene de la combustin como el que se inyecta en el sistema de limpieza. El gas limpio es liberado a la atmsfera a travs de una chimenea de 21 metros. Vale recalcar que el sistema de combustin de la caldera y el equipamiento de tratamiento de gases estn diseados para que las emisiones atmosfricas resultantes cumplan con las normativas escocesas.Energa de Biomasa:
DEFICINION DE ENERGA BIOMASAEn el contexto energtico, la biomasa puede considerarse como la materia orgnica originada en un proceso biolgico, espontneo o provocado, utilizable como fuente de energa.El trmino biomasa alude a la energa solar, convertida en materia orgnica por la vegetacin, que se puede recuperar por combustin directa o transformando esa materia en otros combustibles, como alcohol, metanol, aceite, biodiesel, biocarburantes, biogs, etc.
POTENCIAL ENERGTICO A PARTIR DE LA BIOMASAExiste un enorme potencial energtico derivado de la biomasa, siempre que se potencie desde los poderes pblicos, puesto que las compaas elctricas locales an no hacen uso de la biomasa para generacin., aunque si lo hacen emprendimientos privadas Considerando que la energa proveniente de la biomasa ya tiene una contribucin importante en el balance energtico nacional y siendo Argentina un gran productor agropecuario, el potencial dendroenergtico total es muy significativo, por ello resulta primordial que el pas considere la dendroenerga en su estrategia energtica, y para ello es necesario conocer claramente ese potencial.La necesidad de cuantificacin y localizacin de los recursos bioenergticos, llev a la determinacin de la disponibilidad de biomasa en la Argentina mediante la aplicacin del programa de Anlisis del Balance de Energa derivada de Biomasa
VALOR ECONMICO3,5 Tn de Residuos Forestales = 1 Tn de Petrleo.4,8 millones de Tn/ao de Residuos Forestales = 1,37 millones de Tn/ao de Petrleo.1,37 Millones de Tn/ao de Petrleo = 10 millones deBarriles de Petrleo/ao10 millones de Barriles de Petrleo x 85 U$S/BarrilValor del Residuo = 850 millones U$S/ao
FUENTES DE BIOMASAResiduos agrarios: Se transforman para obtener combustibles lquidos. Previamente deben ser tratados mediante un proceso que requiere energa previa Residuos animales: estircol, purines, camas o, tambin, descomposicin de animales muertos o restos de mataderos. Se transforman para obtener biogs del tipo metano, que se usa como combustible para producir electricidad. Residuos forestalesResiduos industriales (carpinteras,...): Proceden de la industria maderera y papelera, siendo utilizados como combustible dentro del mismo sector que los produce, de la agrcola y agroalimentaria: frutos secos, aceite de oliva, conserva de frutas, etc.Cultivos vegetales concretos para este fin: Cultivos tradicionales: cultivos clsicos que se utilizan con fines alimenticios o industriales y se emplean para obtener energa con plantaciones del tipo leoso: eucaliptos, lamos, sauces, etc.Cultivos poco frecuentes: aquellos que han empezado a desarrollarse de forma masiva por su inters energtico: cardos, helechos, girasol, piteras,... Cultivos acuticos: Algas y jacintos de agua Combustibles lquidos: Plantas leosas que son transformadas en combustibles alternativos semejantes a la gasolina, pero que apenas producen impacto ambiental: palma, caucho,... Residuos slidos urbanos: Generados como consecuencia de la actividad humana: RSU y ARU (aguas residuales urbanas). Se tratan con varias tcnicas: eliminacin por vertedero: reciclaje-compostaje, e incineracin con recuperacin de energa.
Produccin de Biomas:
Qu es la descomposicin?En qumica, la divisin de un compuesto en sus componentes ms simples por medio de una reaccin qumica. Esta reaccin puede producir elementos o compuestos por ejemplo, el agua se descompone enyoxgenomediante la corriente elctrica. En qumica, un agente comn de descomposicin es el calor, que puede descomponer tanto los compuestos inorgnicos como los orgnicos. La descomposicin tambin puede producirse por la accin qumica, la catlisis, las bacterias, lasenzimasy laluz. Lafermentacin, por ejemplo, es causada por la accin de las enzimas.El trmino descomposicin se aplica tambin al fenmeno de desintegracin biolgica o putrefaccin causado por los microorganismos. Sin embargo, mediante la descomposicin tambin pueden obtenerse productos tiles como elpetrleo.El 60% de las emisiones en todo el mundo es de origen antropognico. Vienen principalmente de actividades agrcolas y otras actividades humanas. La concentracin de este gas se ha incrementado de 0.8 a 1.7 ppm en los ltimos 200 aos.Metangenos trabajandoCasi todo el metano enla Tierraes producido, directa o indirectamente, por organismos. Una pequea proporcin proviene de plantas en descomposicin, enterradas, cuyas partes no disueltas se convierten en un material llamado keroseno. Cuando el keroseno sequiebramediante una "ruptura" trmica, el resultado es el metano e hidrocarburos de cadena larga, como el etano, el propano y el butano. [El metano, el hidrocarburo ms simple, tiene un tomo de carbono y cuatro de hidrgeno (CH4). El etano tiene dos tomos de carbono y seis de hidrgeno (C2H6). La frmula para el propano es C3H8, y para el butano es C4H10).Mucho ms metano proviene de microbios anaerobios llamados metangenos. Algunos metangenos son llamados "extremfilos" porque pueden prosperar bajo extrema acidez, alcalinidad, o salobridad condiciones que alguna vez se pens eran intolerables para la vida.Los metangenos tambin pueden tolerar temperaturas extremas. Por ejemplo, elMethanopyrus kandlerivive entre los 80 y 100 grados C del agua alrededor de las fumarolas negras en el Golfo de California. Otros metangenos viven debajo de los 0 grados en laAntrtida.Los metangenos estn "extremadamente extendidos sobre laTierra", sostiene Stephen Zinder, un microbilogo de laUniversidadde Cornell en Nueva York. "Donde quiera que haya un lugar que usualmente no tiene oxgeno, usted los encontrar. Ya sea en el tracto intestinal, en elsuelo, o en el profundo subsuelo, usted los encuentra". Si bien son anaerobios, los metangenos a veces pueden sobrevivir si no reproducirse- cuando se exponen a pequeas concentraciones de oxgeno.Los metangenos que viven en las tierras hmedas producen alrededor del 21 por ciento del metano en la atmsfera de la Tierra, dice Sushil Atreya, de la Universidad de Michigan (Atreya fue co-autor de lamonografaen Science sobre los resultados del metano a partir del Mars Express). Los metangenos en los intestinos de vacas y otros rumiantes producen casi el 20 por ciento. Los microbios en termitas y organismos similares hacen el 15 por ciento del metano atmosfrico, y en los arrozales, aproximadamente el 12 por ciento. Otrasfuentesprincipales incluyen los escapes de gas natural y la quema de biomasa.En la Tierra, una gran cantidad de metano se encuentra encapsulado dentro de cristales de hielo bajo el permafrost y debajo de la plataforma continental. Estos depsitos de metano hidratado, tambin llamado clatratos de metano, son amplios. Se piensa que contienen mucho ms carbono que todos los combustibles fsiles juntos.
Bacteria metanognicaBacterias que obtienen suenergaa travs de la produccin metablica de gasmetano, a partir deldixido de carbonoy delhidrgeno. La mayora son anaerobias, es decir, que viven en ausencia de oxgeno. Lasbacteriasde estegnero, provocan la descomposicin anaerobia de la materia de origen vegetal, por ello se encuentran en las charcas, en el suelo y en el tracto digestivo de las vacas y de otros rumiantes. Se utilizan en las plantasdepuradoras de aguas, en las ltimas etapas del tratamiento del lodo. Son difciles de estudiar por su intolerancia al oxgeno y porque tienen ciertas necesidades ambientales especiales.
Accin del metano sobre el cambio climticoEl metano es un gas invernadero muy efectivo, con una concentracin atmosfrica actual de 1,7 ppm. Debido a su incremento desde los tiempos preindustriales cuando la concentracin atmosfrica era de slo 0,7 ppm, el forzado radiativo producido desde entonces es importante, unos 0,7 W/m2 (el del CO2 es 1,4 W/m2).Aunque en el transcurso del siglo pasado, el aumento del metano atmosfrico ha sido muy considerable, el ritmo de incremento en los ltimos aos ha disminudo. De hecho, su incremento interanual en la atmsfera es ya casi nulo.
Concentracin global estacional (en ppm) de metano desde Enero de 1978 hasta Junio de 2001Las razones son desconocidas. Algunos ligan esta desaceleracin a cambios en la qumica atmosfrica, que aceleraran la destruccin del metano (ms ozono troposfrico), y otros piensan ms bien en una disminucin de las emisiones. Quizs, mejoras en la utilizacin del agua en los campos de arroz asiticos (menos encharcamientos) hayan contribudo a la modificacin de la tendencia.Hay que tener en cuenta que la vida media en la atmsfera del CH4 es muy corta, una decena de aos, y que, por lo tanto, los desequilibrios que se producen entre su produccin y su destruccin son rpidamente apreciables. La agricultura y la ganadera son una de las principales actividades humanas productoras de metano. Todos los aos 400 millones de toneladas de metano son producidas por microbios que viven en condiciones anaerbicas degradando la materia orgnica.Los medios en los que actan estos microbios son muy variados: el estmago de un rumiante, el interior de un estercolero, un campo inundado para el cultivo de arroz o el fondo de una marisma. El cultivo del arroz sobre enormes extensiones encharcadas, favorece la metanognesis en los barros de las tierras inundadadas. Tambin la prolfica cabaa mundial de animales rumiantes, en cuyos estmagos, por fermentacin entrica, se produce ese gas ha contribuido al incremento: entre el 5 y el 10 % de la masa del alimento de una vaca se transforma en metano.Otra fuente antrpica de metano atmosfrico en el siglo XX han sido los escapes en las instalaciones defectuosas de extraccin de gas natural (el 90 % del cual es metano) y en los cientos de miles de kilmetros de gasoductos construdos para su transporte. Se ha calculado que en Rusia, que es el mayor productor del mundo de gas metano, se pierde entre el 1 y el 2,5%. El auge de la utilizacin energtica del metano har necesario la construccin de ms pozos de extraccin y de ms gasoductos, pero es de esperar que las mejoras tcnicas hagan disminuir el despilfarro y las fugas a la atmsfera. Probablemente ya se est consiguiendo.El impacto del metano sobre el ambiente podra ser peor de lo que se pensaba. Nuevas investigaciones proponen un cambio de perspectiva: estudiar las mediciones de gases invernaderos cuando se producen, no cuando ya estn en la atmsfera.Drew Shindell, climatlogo en el Instituto Goddard de Estudios Espaciales, de la NASA, en Nueva York, cree que es necesario examinar los gases de efecto invernadero (GEIs) cuando se emiten en la superficie de la Tierra, en lugar de estudiarlos despus de que se han mezclado en la atmsfera, como es costumbre. "Las molculas de los gases sufren cambios qumicos, y analizarlos despus de que se hayan mezclado y cambiado en la atmsfera, no nos brinda un esquema exacto de su efecto", explica Shindell. "Por ejemplo, la cantidad de metano en la atmsfera se ve afectada por contaminantes que cambian su qumica, y esto no refleja los efectos de ste sobre otros gases de efecto invernadero, as que ello no aparece directamente relacionado con las emisiones, que son para las que hacemos las polticas de proteccin".Los GEIs qumicamente reactivos incluyen al metano y al ozono, ya que el dixido de carbono, que es el GEI ms importante, no suele ser reactivo. Una vez que el metano y las molculas que crean el ozono son liberados a la atmsfera por fuentes naturales y por otras antropognicas, estos gases se mezclan y reaccionan entre s, lo que transforma su composicin. Cuando los gases se alteran, su contribucin al calentamiento por efecto invernadero tambin sufre cambios. As, el verdadero efecto de la emisin de un GEI aislado sobre el clima resulta muy difcil de identificar.Shindell encuentra que hay ventajas en medir las emisiones de los gases de invernadero cuando se producen, aislando en los clculos sus impactos, en contraposicin a examinarlos despus de que se han mezclado en la atmsfera. En el estudio, cuando los efectos individuales de cada gas en el calentamiento global fueron agregados, haba una diferencia del 10 por ciento que denotaba una variacin al separar las emisiones unas de otras.Despus de aislar cada gas de invernadero, y calculando el impacto de cada emisin en nuestro clima con un modelo informtico, Shindell y sus colegas encontraron algunas diferencias llamativas sobre la contribucin de estos gases al cambio climtico.Los principales gases de invernadero incluyen dixido de carbono, metano, xido nitroso, y halocarbonos. Estos gases son denominados gases de invernadero "bien mezclados" debido a sus largos tiempos de vida de una dcada o ms, que los dejan dispersarse uniformemente en la atmsfera. Son emitidos tanto por fuentes artificiales como naturales. Segn los ltimos clculos, los impactos del metano en el calentamiento del clima pueden duplicar la cantidad normalmente atribuida a este gas. Las nuevas interpretaciones revelan que las emisiones de metano explicaran un tercio del calentamiento climtico proveniente de gases de invernadero bien mezclados entre mediados del siglo XVIII y la poca actual, el doble de lo previamente calculado.Un nuevo trabajo revela que los impactos del metano sobre el Cambio Climtico podran ser el doble de severos de lo previamente estimado. Los cientficos afrontan desafos difciles en la prediccin y comprensin de cunto est cambiando nuestro clima. En lo que se refiere a los gases que atrapan calor en nuestra atmsfera, llamados gases de efecto invernadero (GEIs), los cientficos suelen examinar su presencia en la atmsfera ms que la que tienen en otros medios.-Sin embargo, Drew Shindell, climatlogo en el Instituto Goddard de Estudios Espaciales, de la NASA, en Nueva York, cree que necesitamos examinar a los GEIs cuando se emiten en la superficie de la Tierra, en lugar de estudiarlos despus de que se han mezclado en la atmsfera. "Las molculas de los gases sufren cambios qumicos, y analizarlos despus de que se hayan mezclado y cambiado en la atmsfera, no nos brinda un esquema exacto de su efecto", explica Shindell. "Por ejemplo, la cantidad de metano en la atmsfera se ve afectada por contaminantes que cambian su qumica, y esto no refleja los efectos de ste sobre otros gases de efecto invernadero, as que ello no aparece directamente relacionado con las emisiones, que son para las que hacemos las polticas de proteccin".Los GEIs qumicamente reactivos incluyen al metano y al ozono, ya que el dixido de carbono, que es el GEI ms importante, no suele ser reactivo. Una vez que el metano y las molculas que crean el ozono son liberados a la atmsfera por fuentes naturales y por otras antropognicas, estos gases se mezclan y reaccionan entre s, lo que transforma su composicin. Cuando los gases se alteran, su contribucin al calentamiento por efecto invernadero tambin sufre cambios. As, el verdadero efecto de la emisin de un GEI aislado sobre el clima resulta muy difcil de identificar.Shindell encuentra que hay ventajas en medir las emisiones de los gases de invernadero cuando se producen, aislando en los clculos sus impactos, en contraposicin a examinarlos despus de que se han mezclado en la atmsfera. En el estudio, cuando los efectos individuales de cada gas en el calentamiento global fueron agregados, haba una diferencia del 10 por ciento que denotaba una variacin al separar las emisiones unas de otras.Despus de aislar cada gas de invernadero, y calculando el impacto de cada emisin en nuestro clima con un modelo informtico, Shindell y sus colegas encontraron algunas diferencias llamativas sobre la contribucin de estos gases al cambio climtico.Los principales gases de invernadero incluyen dixido de carbono, metano, xido nitroso, y halocarbonos. Estos gases son denominados gases de invernadero "bien mezclados" debido a sus largos tiempos de vida de una dcada o ms, que los dejan dispersarse uniformemente en la atmsfera. Son emitidos tanto por fuentes artificiales como naturales.Segn los ltimos clculos, los impactos del metano en el calentamiento del clima pueden duplicar la cantidad normalmente atribuida a este gas. Las nuevas interpretaciones revelan que las emisiones de metano explicaran un tercio del calentamiento climtico proveniente de gases de invernadero bien mezclados entre mediados del siglo XVIII y la poca actual, el doble de lo previamente calculado.
Tratamiento de la biomasa El tratamiento de la biomasa significa someterla a diferentes procesos que, en funcin del producto que queramos obtener, pueden ser:- Procesos fsicos: Compactacin o reduccin de volumen para su tratamiento directo como combustible Secado para realizar posteriormente un tratamiento trmico - Procesos termoqumicos: Se trata de someter a la biomasa a temperaturas elevadas. As se tiene Combustin directa de la biomasa con aire: al quemar la biomasa, se obtiene calor para producir vapor que mueva una turbina que arrastra un alternador que produce electricidad. Tambin se aprovecha para calefaccin. La biomasa debe ser baja en humedad. Pirlisis: Consiste en un calentamiento sin la presencia de oxgeno. La materia orgnica se descompone, obteniendo productos finales ms energticos. Gasificacin: Oxigenacin parcial o hidrogenacin, que permite la obtencin de hidrocarburos - Procesos bioqumicos: Ciertos microorganismos actan sobre la biomasa transformndolos Fermentacin alcohlica (aerobia): Es el proceso de transformacin de la glucosa en etanol por la accin de los microorganismos. El resultado es el bioalcohol, un combustible para vehculos. En Brasil, uno de cada tres vehculos funciona con etanol extrado de la caa de azcar. Fermentacin anaerobia: Consiste en fermentar en ausencia de oxgeno y durante largo tiempo la biomasa. Origina productos gaseosos (biogs), que son principalmente metano y dixido de carbono. Este biogs se suele emplear en granjas para activar motores de combustin o calefaccin Procesos qumicos: En este caso en el proceso de transformacin no intervienen microorganismos Transformacin de cidos grasos: Consiste en transformar aceites vegetales y grasas animales en una mezcla de hidrocarburos mediante procesos qumicos no biolgicos para crear un producto llamado Biodiesel, que sirve de combustible. Como materia prima se emplean, principalmente cereales, trigo, soja, maz. Tanto el bioalcohol, como el biogs y el biodiesel se llaman biocombustibles.
USOS DE LA BIOMASALos usos de los diferentes tipos de biomasa se pueden clasificar principalmente en dos: trmicos y elctricos. En esta seccin se tratar la generacin de energa trmica y elctrica obtenida mediante la combustin de biomasa slida, sin olvidar que a travs la combustin de biogs tambin podemos generar ambos tipos de energa. Igualmente, mediante los biocarburantes se obtiene energa aprovechable para hacer funcionar los motores de combustin trmica transformndola en energa mecnica.
USO ELCTRICO DE LA BIOMASA:La obtencin de energa elctrica a travs de la quema de biomasa slida se realiza generalmente a gran escala (plantas mayores de 2MW). Esto es debido principalmente a que las instalaciones necesarias requieren una gran inversin econmica. Adems, los rendimientos globales obtenidos son mayor cuanto mayor sea la potencia generada.El funcionamiento de una planta de biomasa para la generacin de energa elctrica consiste en la recepcin de la biomasa, generalmente en forma de alpacas (paja astillas), posteriormente se colocan automticamente en una cinta transportadora, que las conduce hasta la caldera. All, previamente desmenuzadas, caen a una parrilla vibratoria que favorece la combustin y la evacuacin de inquemados. Dicha combustin calienta el agua que circula por las tuberas de las paredes de la caldera y por haces de tubos en el interior de la misma convirtindola en vapor sobrecalentado.El vapor sobrecalentado mueve una turbina conectada a un generador que produce electricidad a una tensin determinada, transformndola posteriormente a otra tensin mayor para su incorporacin a la red general.Por ltimo, los inquemados depositados en el fondo de la caldera, se trasladan a un vertedero autorizado, y las cenizas volantes, retenidas por un filtro, se aprovechan para fertilizantes agrcolas.
USO TRMICO DE LA BIOMASA:La obtencin de energa trmica a travs de la quema de biomasa slida se realiza con diferentes propsitos. Las aplicaciones trmicas con produccin de calor y agua caliente sanitaria son las ms comunes dentro del sector de la biomasa, aunque tambien es posible la produccin de fro, esta ltima opcin es ms excepcional.Las aplicaciones trmicas ms comunes de la biomasa son:Instalaciones industriales que producen biomasa y donde se requiere energa trmica en sus procesos. En estos casos es donde se consume actualmente la mayor parte de la biomasa en nuestro pas.Otro tipo de instalaciones industriales con necesidades de demandas de calor prolongadas para sus procesos.Instalaciones del sector domstico y de servicios con elevada centralizacin, puesto que el coste de la instalacin por unidad de energa producida disminuye significativamente con el tamao de la misma. Entre otros casos en que las instalaciones de biomasa son rentables para el promotor y para el usuario, se pueden destacar:Edificios pblicos de cierta dimensin, como colegios, hospitales, centros administrativos, etc. con una ubicacin que permita un fcil suministro del combustible.Edificios de viviendas con servicios de calefaccin y agua caliente centralizados.Sistemas de redes urbanas, centralizadas o de distrito (District Heating).
USO MIXTO SIMULTNEO TRMICO-ELCTRICO:En la actualidad, existen procesos para obtener simultneamente energa trmica y elctrica (a partir de cualquier combustible, incluida la biomasa), con ello se optimiza el proceso obteniendo mayores rendimientos.Estos procesos se conocen con los nombres de: COGENERACIN: Procedimiento mediante el cual se obtiene a la vez energa elctrica y energa trmica til (calor fro ACS)TRIGENERACIN: Proceso de obtencin simultnea de energa elctrica y energa trmica til (calor Y fro) De hecho el ptimo aprovechamiento de la biomasa es en este tipo de procesos de cogeneracin y trigeneracin donde se obtienen producciones elctricas entre el 15 y el 20% y aprovechamientos trmicos que alcanzan una eficiencia total del 80%.
