El Papel Crucial de la Biomasa en la Celebración del Día Mundial de la Eficiencia Energética

Cada 5 de marzo, la humanidad celebra el Día Mundial de la Eficiencia Energética, una fecha destinada a reflexionar sobre la importancia crucial de optimizar nuestro uso de recursos energéticos. La eficiencia, entendida como la capacidad de lograr resultados deseados con el mínimo de recursos, adquiere un significado particular cuando se aplica al ámbito antropogénico de la energía.

En términos más concretos, la eficiencia energética se refiere a la habilidad humana para obtener los mejores rendimientos en procesos que implican la transformación de energía para la producción de bienes o servicios, minimizando especialmente el uso de energía no proveniente de fuentes generativas limpias. Este enfoque no solo busca reducir el consumo de energía, sino también mitigar los posibles impactos ambientales asociados, siendo aplicable tanto en la generación de energía como en su consumo final (Bernal, 2023).

Cambiar una bombilla puede ser un pequeño paso para ti, pero un gran salto para la humanidad.

La eficiencia energética implica, en esencia, mantener un rendimiento óptimo en nuestras actividades mediante la implementación de modelos de gestión sostenible, la adopción de hábitos responsables y la inversión en innovación tecnológica. Desde el 5 de marzo de 1998, conmemoramos el Día Mundial de la Eficiencia Energética, una iniciativa originada tras la Primera Conferencia Internacional de la Eficiencia Energética en Austria. El propósito es sensibilizar y generar conciencia colectiva sobre la necesidad imperante de reducir el consumo energético mediante un uso racional y sostenible de la energía.

Según Hernández et al. (2017) el uso racional y la eficiencia energética, requiere de planes estratégicos que son propios de cada país en virtud de las características locales políticas, económicas, sociales, entre otras. Según Enerdata (2023) el panorama mundial basado en el Anuario Estadístico 2023 de energía y clima, respecto a datos contrastados entre 2021 y 2022, globalmente tenemos que:

• La intensidad de consumo energético mundial mejoró ligeramente en 2022 (-1,2 %), pero sigue siendo inferior a la media de 2010-2019 (-1,9 %/año) e insuficiente para cumplir el objetivo de los 2 °C.
• La cuota de la electricidad en el consumo final de energía se mantiene estable en el 20,4 % en 2022 (+3 puntos con respecto a 2010).
• La cuota de las energías renovables en la oferta energética mundial ha aumentado 10 puntos porcentuales desde 2010, hasta casi el 30 %.
• Nuevo aumento de las emisiones de CO₂ (+2,5 %) hasta niveles récord, por encima del nivel de 2019.
• Las emisiones mundiales de CO₂ relacionadas con la energía volvieron a aumentar en 2022 (+2,5 %), a un ritmo más lento que en 2021 (+6 %), pero más del doble que en el periodo de 2010-2019 (+1 %/año). Las emisiones alcanzaron una cifra récord de más de 33,8 GtCO₂, a pesar de la desaceleración económica mundial.
• El factor carbono global (emisiones de CO₂ por tep (tonelada equivalente de petróleo) de energía consumida) volvió a aumentar un 0,5 % en 2022 (tras el +1,1 % en 2021, su primer aumento desde 2013). De este modo, se necesitaría una reducción superior al 3 %/año para alcanzar el objetivo de los 2 °C.
• El crecimiento del consumo mundial de energía se ralentizó en 2022 (+2,1 %), pero se mantuvo por encima de su tasa media de crecimiento de 2010-2019 (+1,4 %/año).
• El consumo mundial de electricidad aumentó un 2 % en 2022, con lo que volvió a acercarse a su crecimiento medio de 2010-2019 (+2,8 %/año), muy por debajo de su tasa de crecimiento de 2021 (+5,8 %).
• Primer descenso del consumo mundial de gas desde 2009 (-1,4 % en 2022), impulsado por la fuerte caída en Europa.
• Tras el aumento del 6,1 % en 2021, la demanda mundial de productos del petróleo se ralentizó en 2022 (+3,5 %) debido a una situación prácticamente de estancamiento en sus 3 mayores mercados (Estados Unidos, China y la UE).
• La producción mundial de crudo repuntó más de un 5 % en 2022, muy por encima de su tendencia histórica.
• En 2022, el consumo mundial de carbón aumentó un 6,3 %, gracias a la recuperación económica de los países emergentes dependientes del carbón y al cambio a este combustible para la generación de electricidad en un contexto de altos precios del gas natural.

En este contexto, esta iniciativa se pretende también poner en el debate público la posibilidad de un agotamiento de las fuentes de energía fósiles a corto plazo, motivando a los científicos a incursionar en el desarrollo y potenciación de energías renovables. Las fuentes de energía renovable son aquellas que logran ser obtenidas de recursos naturales que virtualmente resultan inagotables o con tasas de regeneración rápidas como lo son:

1. Energía Solar: Se obtiene del sol y puede convertirse en electricidad mediante paneles solares o en calor mediante sistemas de captación térmica.
2. Energía Eólica: Aprovecha la energía cinética del viento para generar electricidad mediante aerogeneradores.
3. Energía Hidroeléctrica: Utiliza la energía del agua en movimiento para generar electricidad a través de turbinas hidroeléctricas en embalses o ríos.
4. Energía Geotérmica: Se obtiene aprovechando el calor interno de la Tierra. Puede utilizarse para la generación de electricidad o para calefacción directa.
5. Energía de los Océanos: Incluye varias tecnologías, como la energía undimotriz (del movimiento de las olas), la mareomotriz (del movimiento de las mareas) y la térmica (diferencias de temperatura en el agua).
6. Biomasa: Utiliza materia orgánica, como residuos agrícolas o forestales, para generar energía en forma de electricidad o calor.

En este contexto, actualmente los científicos asociados a la producción de biomasa como alternativa a la energía convencional obtenida de la quema de combustibles fósiles, proponen que la biomasa puede ser la clave en la eficiencia energética en múltiples procesos, puesto que la biomasa como materia orgánica originada en un proceso biológico, espontáneo o provocado y controlado por el ser humano, tiene carácter de energía renovable, ya que su contenido energético procede en última instancia de la energía solar fijada por los vegetales en el proceso fotosintético, no en vano las plantas obtienen su energía de los fotosintatos que logran metabolizar a partir de la incidencia de luz solar en sus hojas. Romero Salvador (2010) menciona que al descomponer los enlaces de los compuestos orgánicos a través de la combustión directa de biomasa o de productos derivados de ella mediante procesos físicos o químicos, se libera energía, dando como resultado dióxido de carbono y agua. La biomasa puede transformarse en formas sólidas, líquidas y gaseosas para proporcionar energía. Los productos derivados de la biomasa utilizados con propósitos energéticos se conocen comúnmente como biocombustibles, y específicamente, aquellos mayormente sólidos y gaseosos, se emplean con fines térmicos y eléctricos. Sin embargo, formalmente, la Unión Europea (EurObserv’ER Barometer) distingue dentro de la bioenergía, o biomasa en sentido amplio, cuatro fuentes energéticas diferentes: (1) biomasa sólida, (2) biogás, (3) fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos (FORSU), y (4) biocarburantes (también llamados biocombustibles líquidos) (Cerdá, 2012).

Por ejemplo, cuando se habla de biomasa sólida tenemos en su mayoría materia orgánica con poder calórico interior con potencial de ser quemado para posteriormente ser transformado en energía aprovechable, desde luego, aprovechando el CO₂ obtenido para la elaboración de otros derivados, en la Tabla 1, podemos ver el poder calórico de algunos tipos de biomasa derivados de la agroindustria y que podrían ser optimizados.

Tabla 1. Poder calórico interior expresado en kilocalorías por kilogramo de distintos tipos de biomasa con humedad al 10 y 15 % tomado de Romero Salvado (2010).

Biomasa	Seca	10% humedad	15% de humedad
Paja de cereal	4000	3600	3300
Sarmientos de vid	4200	3300	2300
Ramas coníferas	4600	3600	2500
Ramas frondosas	4200	3300	2300
Cortezas coníferas	4700	3600	2600
Cáscara de almendra	4400	3900	3700
Cáscara de cacahuate	3900	3500	3300
Viruta de conífera	4900	4500	3800
Viruta de frondosas	4700	4300	3600

Sin embargo, no todo es color de rosa, la quema de biomasa pro su puesto que genera riesgos a considerar desde el punto de vista ambiental, al respecto Cerdá (2012) afirma que la emisión de gases de efecto invernadero producidos dependerá del tamaño y diseño de la caldera, la calidad y el tipo de combustible utilizado, de las condiciones del proceso y de los equipos de control de la contaminación instalados en la planta. El mantenimiento de la caldera y del equipo asociado también afectará a las emisiones contaminantes (a peor mantenimiento, mayores emisiones). Así mismo, si se compara las emisiones de CO y SO₂ entre quema de combustibles fósiles y biomasa es distinta, se tiene que las emisiones son menores para los sistemas de quema de biomasa. Pero no se puede discutir que el principal factor de riesgo en la quema de biomasa es la cantidad elevada de emisiones de partículas mismas que actualmente son recolectadas de forma mecánica a través de depuradores Venturi, precipitados electrostáticos, reducciones no catalíticas selectivas, especialmente para nitritos y nitratos con eficiencia entre el 85 a 99 %.

En la innovación y desarrollo de nuevos procesos de obtención de energía a partir de la biomasa, Una ruta promisoria para la generación de energía, sin interferir con la oferta de alimentos, se presenta a través de la técnica de pirólisis flash o pirólisis rápida de biomasa. Entendiendo que la pirólisis es una descomposición térmica que ocurre en total ausencia de oxígeno, es siempre le primer paso en los procesos de combustión y gasificación hasta llegar a una oxidación total o parcial de los productos primarios. Este método singular transforma los residuos sólidos de biomasa en tres productos distintos: un líquido relativamente puro, coque y un gas neutral en términos de efecto invernadero (Klug, 2012).

E3. Pirólisis catalítica: una salida a la crisis del plástico con Williams Ramos (Perú)

Sin embargo, sea por pirólisis u otros procesos como la gasificación directa o la digestión anaeróbica, que resulta muy eficiente en biorreactores, gracias a la mediación de bacterias capaces de producir biogás a partir de biomasa, hay que tener presente los desafíos de la obtención de energía a partir de la materia orgánica:

• Sostenibilidad de la producción de biomasa: Es importante asegurar que la producción de biomasa no tenga un impacto negativo en el medio ambiente.
• Eficiencia de los procesos de conversión: Los procesos de conversión de biomasa en energía pueden ser costosos e ineficientes.
• Competencia con otros usos de la biomasa: La biomasa también puede ser utilizada para otros fines, como la producción de alimentos y materiales.

En definitiva, La obtención de energía a partir de biomasa es una alternativa importante a los combustibles fósiles. Sin embargo, es necesario abordar los desafíos asociados con la producción y el uso de la biomasa para asegurar que sea una fuente de energía sostenible y viable. La conmemoración de este día nos enfrenta ante la necesidad y responsabilidad de innovar y desarrollar nuevas fuentes de energía renovables integrando a las industrias y cerrando círculos en sus procesos, si bien, la energía no se crea, si no únicamente se transforma, desde una perspectiva holística y multidisciplinar se deben encontrar rutas que permitan que las industrias, y de forma especial la agro productivas, logren obtener la mayor eficiencia e independencia de las energías de origen no renovable, encerrando en un circulo virtuoso la ingeniería química y sus procesos para la obtención de energía y las ciencias agrarias hacia la obtención de biomasa útil o reutilizable.

La potenciación de otras energías limpias como la eólica, hídrica o solar son sin duda las más exploradas y que de ninguna manera deben dejar de seguir innovando y evolucionando hacia la eficiencia energética. Entendiendo que entre mayor diversidad de fuentes energéticas limpias disponga el ser humano, más prolongada su estancia segura y sana en este hermoso planeta.

REFERENCIAS

Bernal, J. D. (2023). ¿Qué es la eficiencia energética y qué ventajas tiene? REPSOL Global. https://www.repsol.com/es/sostenibilidad/ejes-sostenibilidad/cambio-climatico/eficiencia-energetica/que-es-la-eficiencia-energetica/index.cshtml

Cerdá, E. (2012). Energía obtenida a partir de biomasa. Cuadernos Económicos de ICE, 83, 117–140. https://doi.org/10.32796/cice.2012.83.6036

Demirbas, A. (2023). Biomass Gasification: Fundamentals, Processes and Applications. CRC Press.

Enerdata. (2023). Estadísticas energéticas mundiales. Energía y Clima Mundial. Anuario Estadístico 2023. https://datos.enerdata.net/

Hernández, J. C.; Pinto, Ángel D.; González, Jaime A.; Pérez-García, Nelson A.; Torres, Juan M. & Rengel, José-Eduardo. (2017). Nuevas Estrategias para un Plan de Uso Eficiente de la Energía Eléctrica. Ciencia, Docencia y Tecnología, 54, 75–99. http://www.scielo.org.ar/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1851-17162017000100003&lng=es&nrm=iso&tlng=es

IEA Bioenergy. (2023). Sustainable biofuels: A review of global trends, drivers, and policies.

Khanal, S. K. (2022). Anaerobic Digestion of Biowaste for Biogas Production: A Comprehensive Review. Energies, 15(1), 144.

Klug, M. (2012). Pirólisis, un proceso para derretir la biomasa. Revista de Química PUCP, 26(1–2), 37–40.

Romero Salvador, A. (2010). Aprovechamiento de la biomasa como fuente de energía alternativa a los combustibles fósiles. Cienc.Exact.Fís.Nat. (Esp), 104(2), 331–345.