Les centrals de biomassa

1. Què és la biomassa?

La paraula biomassa descriu els materials provinents d'éssers vius, animals o vegetals,  és a dir, tota la matèria orgànica (matèria viva) procedent del regne animal i vegetal. Tota aquesta matèria pot esdevenir energia si hi apliquem un seguit de processos químics.

La biomassa era la font energètica més important per a la humanitat fins a començament de la Revolució Industrial, però l'aplicació que se'n feia va anar disminuint en ser substituïda per l'ús massiu dels combustibles fòssils. Actualment, l'ús de la biomassa al món està repartit de forma molt desigual. De fet, hi ha indústries que utilitzen la biomassa en comptes dels combustibles fòssils, que són contaminants.

L'energia de la biomassa prové en última instància del Sol. Els vegetals absorbeixen i emmagatzemen una part de l'energia solar que arriba a la terra, i que arriba també als animals en forma d'aliment i energia. Quan la matèria orgànica emmagatzema l'energia solar també crea subproductes que no serveixen per als animals ni per a fabricar aliments, però sí per a fer-ne energia.

2. Tipus de biomassa

La biomassa es pot classificar en tres grans grups:

• Biomassa natural. És la que es produeix a la naturalesa sense la intervenció humana.

• Biomassa residual. Són els residus orgànics que provenen de les activitats de les persones. Per exemple, restes de les feines del camp, dels fusters quan transformen la fusta o de les ciutats (residus sòlids urbans (RSU)).

• Biomassa produïda. Són els cultius energètics, és a dir, camps de cultiu on s'ha plantat un tipus d'espècie amb l'única finalitat de treure'n un aprofitament energètic.

3. Conversió de la biomassa en energia

Hi ha diferents maneres de transformar la biomassa en energia aprofitable, però n'hi ha dues, concretament, que avui en dia s'utilitzen més: els mètodes termoquímics i els bioquímics.

Mètodes termoquímics

És la manera d'utilitzar la calor per a transformar la biomassa. Els materials que funcionen millor són els que tenen menys humitat (fusta, palla, closques, etc.). S'utilitzen per a:

• Combustió: existeix quan cremem la biomassa amb molt aire (20-40% superior al teòric) a una temperatura entre 600 i 1.300 ºC. És la manera més bàsica de recuperar l'energia de la biomassa, de la qual surten gasos calents per a produir calor i per a poder-la utilitzar a casa, en la indústria i per a produir electricitat.

• Piròlisi: es tracta de descompondre la biomassa utilitzant la calor (a uns 500 ºC) sense oxigen. A través d'aquest procés s'obtenen gasos formats per hidrogen, òxids de carboni i hidrocarburs, líquids, hidrocarbonats i residus sòlids carbonosos. Aquest procés s'utilitzava fa ja anys per a fer carbó vegetal.

• Gasificació: existeixen quan fem combustió, i es produeixen diferents elements químics: monòxid de carboni (CO), diòxid de carboni (CO ₂), hidrogen (H ₂) i metà (CH ₄), en quantitats diferents. La temperatura de la gasificació pot oscil·lar entre 700 i 1.500 ºC i l'oxigen entre un 10 i un 50%. Segons si es fa servir aire o oxigen, es creen dos procediments de gasificació diferents. D'una banda, el gasogen o "gas pobre" i de l'altra, el gas de síntesi. La importància d'aquest és que pot transformar en combustibles líquids (metanol i gasolines), per això s'estan fent grans esforços que tendeixen a millorar el procés de gasificació amb oxigen.

• Cocombustió: consisteix en la utilització de la biomassa com a combustible d'ajuda mentre es fa la combustió de carbó a les calderes. Amb aquest procés es redueix el consum de carbó i es redueixen les emissions de CO ₂.

Mètodes bioquímics

Es duen a terme utilitzant diferents microorganismes que degraden les molècules. S'utilitzen per a biomassa d'alt contingut en humitat. Els més corrents són:

• Fermentació alcohòlica: tècnica que consisteix a fermentar els hidrats de carboni que hi ha a les plantes i amb la qual s'aconsegueix un alcohol (etanol) que es pot utilitzar per a la indústria: dissolvents i combustibles.

• Fermentació metànica: és la digestió anaeròbia (sense oxigen) de la biomassa, on la matèria orgànica es descompon (fermenta) i es crea el biogàs.

4. Sistemes d'aprofitament de la biomassa

Si a la gran varietat de biomassa existent hi apliquem diferents tecnologies, podrem transformar aquesta energia i fer-la servir per a:

Producció d'energia tèrmica

Són sistemes de combustió directa. S'utilitzen per a produir calor, la qual es pot utilitzar directament, com per exemple per a coure aliments o per a assecar productes agrícoles. També es poden aprofitar per a fer vapor per a la indústria o per a generar electricitat. El perill, tanmateix, és la contaminació atmosfèrica a partir de l'alliberació del gasos de la combustió, que en la seva gran majoria són gasos propiciadors de l'efecte hivernacle.

Producció de biogàs

La finalitat és aconseguir combustible, principalment el metà, molt útil per a aplicacions tèrmiques per al sector ramader o agrícola, ja que subministra llum i calor. Endesa té una planta de producció de biogàs al municipi del Garraf (Barcelona).

Producció de biocombustibles

Són una alternativa als combustibles tradicionals del transport i tenen un grau de desenvolupament desigual als diferents països. Hi ha dos tipus de biocombustibles: bioetanol i biodièsel.

Producció d'energia elèctrica

L'electricitat es pot produir per combustió o gasificació i es poden obtenir potències de fins a 50 MW.

5. Què és una central de biomassa?

És una instal·lació industrial dissenyada per a generar energia elèctrica a partir de recursos biològics.
Aquests recursos biològics utilitzats com a combustibles són la llenya, els rebuigs orgànics, els excrements d'animals, la cel·lulosa i una immensa quantitat de materials orgànics. Una central de biomassa utilitza fonts renovables per a la producció d'energia elèctrica.

6. Funcionament d'una central de biomassa de generació elèctrica

Una central de biomassa s'ocupa d'obtenir energia elèctrica mitjançant els diferents processos de transformació de la matèria orgànica. En primer lloc, el combustible principal de la instal·lació i els residus forestals s'emmagatzemen a la central. Allà es tracten per a reduir-ne la mida, si cal. Tot seguit, passen a un edifici de preparació del combustible, on es classifica en funció de la mida i finalment es porten als corresponents magatzems.

A continuació es condueixen a la caldera per a cremar-los, i això fa que l'aigua de les canonades de la caldera es converteixi en vapor com a conseqüència de la calor. L'aigua que circula per les canonades de la caldera prové del tanc d'alimentació, on s'escalfa prèviament mitjançant l'intercanvi de calor amb els gasos de combustió que surten de la caldera mateixa.

De la mateixa manera que es fa en altres centrals tèrmiques convencionals, el vapor generat a la caldera va cap a la turbina de vapor que està unida al generador elèctric (on es produeix l'energia elèctrica que es transporta posteriorment a través de les línies corresponents).

El vapor d'aigua esdevé líquid al condensador, i des d'aquí novament s'envia al tanc d'alimentació, amb la qual cosa es tanca el circuit principal aigua-vapor de la central.

7. Impacte ambiental d'una central de biomassa

Aquesta és l'única font d'energia que aporta un balanç de CO ₂ favorable, sempre que l'obtenció de la biomassa es faci d'una forma renovable i sostenible, de manera que el consum del recurs es faci més a poc a poc que la capacitat que té la Terra de regenerar-se. D'aquesta manera, la matèria orgànica és capaç de retenir durant el seu creixement el CO ₂ que allibera en la seva combustió, sense incrementar la concentració de CO ₂.

Encara que el potencial energètic existent al planeta seria suficient per a cobrir totes les necessitats energètiques, no es pot fer servir totalment, ja que exigiria l'aprofitament a gran escala dels recursos forestals. Això faria impossible mantenir el consum per sota de la capacitat de regeneració, el qual reduiria molt considerablement l'energia neta resultant i conduiria a un exhauriment dels esmentats recursos, que donaria lloc, al seu torn, a efectes mediambientals negatius.

Els efectes negatius produïts serien la desforestació i el notable augment d'emissions de CO ₂, la qual cosa implicaria una contribució al canvi climàtic.