La biomassa és una font important que pot contribuir a pal·liar el dèficit energètic actual, ja que és renovable, barata, relativament neta (com a mínim, més que la procedent dels combustibles fòssils) i necessita tecnologies poc complexes. És proporcionada per una gran diversitat de productes, entre els quals s'inclouen els forestals (llenya, fusta o rebuigs de fusta), deixalles agrícoles (palla), deixalles animals (excrements procedents de granges) i escombraries (paper, cartró, restes d'aliments). L'energia de la biomassa està continguda en els enllaços químics d'alta energia presents a la matèria viva. Per tant, qualsevol ésser viu, o les sues restes contitueixen una font potencial d'energia que es pot alliberar i utilitzar directament, o després d'un tractament previ.
Tipus de biomassa utilitzable
Biomassa extreta dels ecosistemes : Una gran part de la Biomassa que s'utilitza en l'actualitat (sobretot als països desenvolupats) prové de la tala d'arbres, per a l'obtenció de fusta. Presenta important impacte ambiental
Biomassa procedent de biocultius. En molts països es cultiven plantes amb alt contingut energètic i ràpid creixement (determinals cereals, remolatxa, creïlla, eucalitus, etc) com a font energètica.
Biomassa excedentària i residual . Hi ha cultius (card, gira-sols, lli, etc) en els quals una part de la producció s'utilitza per a usos alimentaris o industrials, i la part que sobra per a l'obtenció d'energia. pel que fa a residus, parlariem de tots aquells recursos orgànics que no es destinen a altres usos (explotacions foresta<ls, excrements proviments de la ramaderia, part orgànica dels residus sòlids urbans, fangs de les deputadores d'aigua residual, etc.
Aquest tipus de recurs energètic necessita un previ procés
de transformació d'aquesta biomassa en el producte energètic.
Aquesta conversió es pot dur a terme a través de dos mètodes:
1. Procés
termoquímic: combustió, gasificació o piròlisis
2. Procés bioquímic: digestió
anaeròbia o fermentació alcohòlica.
Els processos termoquímics via combustió o gasificació
generen com a productes secundaris CO2,
SO2, metà, òxid nitrós i cendres,
importants contaminants atmosfèrics. La fermentació alcohòlica,
per la seua banda, genera CO2 i fibres.
Com
s’utilitza?
1- La biomassa pot ser
usada directament com combustible. Al
voltant de la meitat de la població mundial segueix depenent de la
biomassa com font principal d'energia. El problema és que en molts
llocs s'està cremant la fusta i destruint els boscos a un ritme major
que el qual es reposen, pel que s'estan causant greus mals ambientals: deforestació,
pèrdua de biodiversitat, desertificació, degradació
de les fonts d'aigua, etc.
2- També es pot
usar la biomassa per a preparar combustibles líquids,
com el metanol o l’etanol, que després s'usen en els motors.
El principal problema d'aquest procés és que el seu rendiment
és baix: d'un 30 a un 40% de l'energia continguda en el material
d'origen es perd en la preparació de l'alcohol. L'etanol es pot obtenir
de la fermentació i posterior destil·lació de cereals,
remolatxa i canya de sucre. Aquest procés s'està duent a terme
des de l'any 1987 al Brasil, utilitzant com a origen la canya de sucre,
barrejada amb la gasolina per reduir la dependència dels països
productors de petroli. Altres combustibles són el metanol, que es
pot obtenir a partir de fusta, deixalles agràries, fems i carbó.
També hi ha els bioolis, produïts a partir de llavors oleaginoses,
com la colza, el gira-sol i la soja. Aquests últims es poden utilitzar
sense refinar en motors dièsel modificats, o mitjançant un
procés químic previen qualsevol motor dièsel o barrejats
amb combustibles fòssils.
3- Altra possibilitat
és usar biomassa per a obtenir biogàs.
Això es fa en dipòsits en els quals es van acumulant restes
orgàniques, residus de collites i altres materials que poden descompondre's,
en un dipòsit al que es diu digestor. En aquest dipòsit aquestes
restes fermenten per l'acció dels microorganismes i la barreja de
gasos produïts es poden emmagatzemar o transportar per a ser usats
com combustible. Un exemple és el biogàs (60% metà
i 40% diòxid de carboni), produït per la descomposició
anaeròbia dels residus i obtingut mitjançant la inserció
de canonades en el terreny on s'hagen enterrat els residus.
Fonts
d’utilització de la biomassa
Producció
tèrmica.
La més senzilla és utilitzar la biomassa com combustible en
les llars (en els últims anys han anat apareixent equips cada vegada
més eficients que fusta triturada i compactada). Però també
pot alimentar la calefacció de centres públics o comunitats
de veïns Producció elèctrica. Amb
la biomassa també es pot generar electricitat, per a això
s'utilitzen dues tècniques: Combustió
i gasificació.
Quins
avantatges té ?
Mediambientals
•
Balanç neutre en emissions de CO2.
Realitzada en les condicions adequades, la combustió de biomassa
produeix aigua i CO2, però la quantitat emesa
d'aquest gas (principal responsable de l'efecte hivernacle), va ser captada
prèviament per les plantes durant el seu creixement. És a
dir, el CO2 de la biomassa viva forma part d'un fluix
de circulació natural entre l'atmosfera i la vegetació, pel
que no suposa un increment del gas hivernacle en l'atmosfera (sempre que
la vegetació es renove a la mateixa velocitat que es degrada).
• No produeix emissions sulfuradas o nitrogenades
(pluja àcida), ni tot just partícules sòlides.
• Com una part de la biomassa procedeix de residus que és necessari
eliminar, el seu aprofitament energètic suposa convertir
un residu en un recurs.
Socioeconòmiques
• Disminueix la
dependència externa del proveïment de combustibles.
• Afavoreix el desenvolupament del món rural i suposa una oportunitat
per al sector agrícola, ja que permet sembrar conreus energètics
en substitució d'altres excedentaris.
• Obre oportunitats de negoci a la indústria, afavoreix la investigació
i el desenvolupament tecnològics, i incrementa la competitivitat
comercial dels productes. En l'actualitat s'estan fent nombrosos experiments
amb distints tipus de plantes per a aprofitar de la millor forma possible
aquesta prometedora font d'energia.
Inconvenients
* Per causa del seu
alt contingut en residus inutilitzables (15%-90%), el transport d'aquesta
energia és car i ineficient econòmicament. Per tant, cal portar
a terme la transformació energètica en el mateix punt en què
s'obté la biomassa.
* L'ús de l'energia emmagatzemada a la biomassa serà renovable
sempre que replantem arbres i plantes en la mateixa proporció dels
que utilitzem. D'aquesta manera, a més, no alterarem la quantitat
neta de CO2 existent a l'atmosfera.
* Altres problemes que presenten els biocombustibles líquids són
els canvis que s'han de realitzar als automòbils, el fet que els
alcohols siguin altament corrosius i les emissions de NO, i gas formaldehid,
potencialment cancerigen. A més, els cotxes propulsats per aquests
combustibles són molt més difícils d'engegar en climes
freds, de manera que la seua autonomia disminueix entre un 30 i un 40 %
2.2.2.3. Energia eòlica
La humanitat fa molts
anys que utilitza l'energia eòlica gràcies als molins de vent.
Actualment, s'empra una versió millorada d'aquests aparells per a la
seua conversió en energia elèctrica, mitjançant l'acoblament
d'una dinamo que generarà aquesta energia És una font energètica
discontínua, cosa que la configura com a energia complementària
o de reforç. No obstant la seua utilització ha augmentat significativament
a nivell mundial en els últims anys, essent els països europeus
qui encapçalen el ranking de la producció d'energia per mitjà
del vent.
S'obté a partir
dels petits aerogeneradors que aconsegueixen potències de fins a 20
kW, i que són usats en zones aïllades i de petit consum, o per
a bombejar aigua o accionar maquinària de forma discontínua;
o a partir dels grans aerogeneradors, que poden obtenir potències d'alguns
mega watts per a la producció d'energia elèctrica i la seua
connexió a la xarxa general. La seua producció energètica
varia considerablement, per causa dels canvis del vent, amb l'excepció
d'algunes poques zones, com Galícia, la Manxa o Tarifa.
L’aerogenerador
és el nom que rep la màquina emprada per a convertir la força
del vent en electricitat. Els aerogeneradors es divideixen en dos grups: els
d'eix horitzontal, els més utilitzats i eficients, i els d'eix vertical.
L’aerogenerador d'eix horitzontal, emprat majoritàriament en el
parc eòlic espanyol, consta de tres parts bàsiques:
– Rotor,
– Gòndola, on se situen el generador elèctric, els
multiplicadors i sistemes hidràulics de control, orientació
i fre.
– Torre,
Aventatges
i inconvenients
L'eòlica és
un tipus d'energia que no emet cap tipus de contaminació. Com a aspectes
negatius destacarem l'impacte visual, la mort d'aus i l'increment de l'erosió,
ja que asseca la superfície del sòl que és a prop. Així
mateix, si s'usen aspes amb components metàl.lics, es produeixen sorolls
i interferències electromagnètiques. L'activitat d'aquests aerogeneradors
provoca l'aparició de sorolls i vibracions que donen un dels aspectes
ambientalment negatius d'aquesta tecnologia. Són instal·lacions
de gran envergadura que comporten la instal·lació de quilòmetres
de línies elèctriques, de grans transformadors, d’instal·lacions
de control i supervisió i una important modificació del medi
físic per a poder-ho fer. Afegint a tot això que per a que tinguin
un bon rendiment s'han d’instal·lar generalment en les parts altes
de les muntanyes, perquè és on més potència porta
el vent, cosa que significa corrompre aquells espais que fins ara s'havien
mantingut aïllats de la transformació humana, i on fins avui havien
trobat refugi, lluny de les amenaces, les espècies més sensibles.
Els preus d'aquesta energia
no han deixat de baixar durant els últims anys, gràcies a la
introducció de mètodes normalitzats, tècniques de producció
en sèrie que comencen a ser utilitzades i, sobretot, a l'experiència
acumulada a l'hora d'escollir els millors emplaçaments i d'adaptar
el calendari de manteniment als períodes de vent fluix. Tot això
ha permès que actualment siga una font d'energia econòmica-ment
competitiva
2.2.2.4.
Energia mareomotriu
Les interaccions del sistema
Terra-Lluna-Sol produeixen unes variacions en el nivell del mar conegudes
amb el nom de marees. En aquest moment s'està estudiant la seua utilització
per a la producció d'energia, bàsicament per mitjà de
turbines situades en diverses zones de la costa. De moment és un sistema
bastant inusual de producció d'energia, llevat de punts concrets del
litoral on es pot aplicar. Actualment, hi ha dues centrals experimentals:
a La Rance (França) i a la badia canadenca de Fundy.
Si es controlen aquestes
crescudes d'aigua, mitjançant comportes connectades a un sistema de
turbines, es pot generar electricitat. Si la diferència d'alçada
de la columna d'aigua en marea alta i marea baixa és prou significativa
la quantitat d'energia produïda pot ser també important.
D'entre els avantatges
d'aquesta tecnologia es pot destacar el fet que la font energètica
és lliure i inesgotable i que els costos d'operació són
baixos i el rendiment de l'energia útil produïda és acceptable.
La contaminació atmosfèrica produïda és molt baixa,
tot i que no inexistent i es necessita, per a la seua construcció,
poca extensió geogràfica.
Inconvenients
La seua contribució al consum mundial d'energia és
baixa, perquè són poques les àrees geogràfiques
amb condicions ambientals favorables i els costos de construcció són
elevats. La producció d'energia varia diàriament en funció
de les marees i per tant, està condemnat a ser un sistema de suport
al consum energètic mundial.
A més a més, les infrastructures poden malmetre's fàcilment
amb els temporals i les tempestes; les parts metàl·liques de
la construcció estan exposades a la corrosió produïda per
la salinitat de l'aigua de mar; i la modificació antropogènica
dels cicles naturals de les marees pot generar alteracions en els ecosistemes
aquàtics dels estuaris constaners.
2.2.2.5.
Energia geotèrmica
La calor que hi ha a
l'interior de la Terra és també una font d'energia. En alguns
casos existeixen fonts geotèrmiques que brollen de forma natural, ja
sia mitjançant emanacions d'aigua calenta o de vapor (balnearis).
L'energia geotèrmica
és contínua i inesgotable a escala humana. S'obté de
l'extracció d'un fluid (líquid o gas) emmagatzemat en una àrea
geotèrmicament anòmala per la presència d'un gradient
de temperatura superior al normal. Es pot extreure vapor a pressió
i temperatura suficients (entre 150ºC i 300ºC) per a accionar un grup turboalternador
i generar electricitat directament; o bé fluids a temperatura entre
25 i 150ºC que no s'usen per a generar energia elèctrica, sinó
per a calefaccions, refrigeracions o desalinització d'aigües en
diferents usos industrials. El problema en aquest últim cas és
que aquest tipus d'energia no és transportable a grans distàncies
i per tant, ha d'ésser consumida en zones properes al jaciment.
Aquesta mena d'energia
presenta una dificultat important a l'hora d'utilitzar-la: l'escassetat dels
llocs apropiats per instal.lar una central d'aquest tipus (Únicament
s’utilitza regularment en Islàndia i Nova Zelanda). Així
mateix, l'extracció d'aigua calenta dels reservoris d'aigua ha provocat
l'enfonsament en diferents terrenys. Sorolls, olors i contaminació
tèrmica són altres limitacions que comportaria emprar aquesta
energia. No obstant això, el problema més important és
de tipus econòmic: és poc probable que siga competitva si es
compara amb l'energia solar o l'eòlica. L'ús eficient d'energia
geotèrmica econòmicament competitiva, amb excepcions, encara
està en procés d'investigació.
2.2.2.6.
L'hidrogen com a combustible
La producció d'hidrogen
es realitza mitjançant la hidròlisi de l'aigua, és a
dir, utilitzant un corrent continu que separa l'aigua en els seus dos components:
hidrogen i oxigen. Hi ha un altre sistema per provocar la hidròlisi
que encara està en fase d'investigació. Es fonamenta en la ruptura
de la molècula d'aigua per acció directa de la llum del sol
(fotòlisi).
L'hidrogen que s'obté
d'aquesta manera, igual que el gas natural, es podrà cremar per obtenir
energia. Amb tot, a diferència del gas, el subproducte resultant no
és contaminant, ja que no es tracta de CO2,
sinó d'aigua. A més, podria transportar-se pels gasoductes,
en principi barrejat amb gas natural però amb l'objectiu, més
endavant, de substituir aquest darrer.
Una altra manera d'emprar
l'hidrogen, molt més avançada, és per produir electricitat
directament en forma d'una pila de combustible El seu funcionament es basa
en la combinació, mitjançant l'ús d'un catalitzador,
d'hidrogen i oxigen, i durant el procés s'alliberen electrons (electricitat)
i aigua. Actualment, es comença a emprar d'aquesta manera com a combustible
per a automòbils elèctrics ( Veure
animació)i per obtenir electricitat a les llars.
Anomenem fusió
la unió de nuclis lleugers per donar origen a un altre de més
pesant Quan dos nuclis atòmics (per exemple d'hidrogen) s'uneixen per
a formar un major (per exemple heli) es produeix una reacció nuclear
de fusió. Aquest tipus de reaccions són les quals s'estan produint
en el Sol i en la resta de les estrelles, emetent gegantesques quantitats
d'energia. Moltes persones que donen suport l'energia nuclear veuen en aquest
procés la solució al problema de l'energia, doncs el combustible
que requereix és l'hidrogen, que és molt abundant. A més
és un procés que, en principi, produeix molt escassa contaminació
radiactiva.
La principal dificultat
és que aquestes reaccions són molt dificils de controlar perquè
per tal que aquesta reacció puga tenir lloc, els nuclis s'han d'apropar
molt més del que ho estan en circumstàncies normals (unes 1000
vegades més), circumstància únicament possible a temperatures
de desenes de milions de graus centígrads per a induir la fusió.
També es parla de la fusió freda, però encara no s’ha
arribat a aconseguir.
Els aspectes teòrics
del procés es troben molt més avançats que els aspectes
pràctics, ja que encara no hi ha dissenys de reactors nuclears utilitzables
comercialment (ni s'esperen abans dels propers vint-i-cinc anys), atès
que encara estem en una etapa d'investigació bàsica.
Un avantatge de l'energia
de fusió respecte a la de fissió és l'absència
de residus radioactius, tot i que hi hagi el problema dels materials amb què
es construeix el reactor, ja que en absorbir la gran quantitat de neutrons
alliberats, aquest pot esdevenir radioactiu.
