Bioenergia
QUÈ ÉS LA BIOENERGIA?
Energia renovable, gestionable i emmagatzemable
La bioenergia és l’energia química que es troba emmagatzemada dins dels éssers vius, en forma de biomassa. És l'única font d'energia renovable realment gestionable i emmagatzemable, que pot proporcionar calefacció, refrigeració, vapor, electricitat i combustible pel transport.
Alhora, es tracta de l'energia que genera més valor compartit i que genera un major triple impacte econòmic, ambiental i social, tenint un paper clau pel compliment dels objectius estratègics de transició energètica i de neutralitat climàtica a nivell europeu.
Avantatges de la bioenergia
Energia essencial
Es tracta de la primera energia renovable consumida a Europa, amb un 11 % respecte el total, donat que és primera energia renovable que s'utilitza per a la producció de calor sostenible, representa més del 85% respecte el total d’energies renovables i generant un estalvi de 285 milions Tn eq CO2. Per aquest motiu, bioenergia té un paper essencial pel mix energètic europeu.
Energia neutra en carboni
La bioenergia es considera una energia neutra en carboni i permet a les empreses descarbonitzar-se i obtenir beneficis en la comercialització dels drets d’emissió de CO2, així com un increment de vendes de productes amb baixa petjada de carboni. Alhora també permet que els pobles i ciutats puguin descarbonitzar-se.
Energia circular
La bioenergia és el motor de l’economia circular i de la nova bioeconomia. Cal promoure un ús eficient i intel·ligent dels recursos naturals autòctons, a partir de l'ús d'una energia renovable que promogui la màxima circularitat en l’ús de recursos biològics, com és el cas de la bioenergia.
Energia autòctona
La bioenergia és una energia autòctona local que redueix la dependència dels combustibles fòssils i la seva consegüent importació de països tercers, majoritàriament de països amb règims poc democràtics.
Energia competitiva i segura
La bioenergia ajuda a millorar la competitivitat de les empreses, especialment d’aquelles que presenten importants costos energètics en l'ús de combustibles fòssils com el gas natural o el gasoil.
La major part d’indústries presenten costos elevats pel consum tèrmic. En aquest sentit, la bioenergia es posiciona com una energia segura i estable, ja que presenta preus estables en el subministrament que es mantenen en el temps i que permeten un estalvi en costos de producció.
Alhora, el 74 % de proveïdors mundials de tecnologia de la bioenergia són a Europa, i això dona resiliència a la cadena de subministrament, especialment avui en dia amb problemes en l’estoc de materials i subministrament de matèries primeres.
COM S'APROFITA LA BIOENERGIA?
La bioenergia permet generar calor, electricitat, aigua calenta, vapor i fred. Les principals tecnologies d’aprofitament de la bioenergia són:
COMBUSTIÓ DIRECTA
És un procés pel qual els biocombustibles derivats son consumits fins diòxid de carboni (CO2) i aigua, el procés es realitza a altes temperatures (800–1000ºC) en condicions aeròbiques. Les sals minerals i altres compostos sense cremar constitueixen les cendres, que sota determinades condicions, poden ser, en general, reemborsades a sòl com a fertilitzant.
El tipus d'instal·lacions més habituals són:
Caldera de combustió
És el tipus d’instal·lació més conegut. Consisteix en l’oxidació completa del material (llenya, estella o pèl·let) produint gasos a elevada temperatura. L’alliberament de l’energia en forma de calor i vapor d’aigua pot servir tant per a edificis com per produir calor industrial.
Xarxes de calor i fred
És un tipus d’instal·lació molt habitual a Europa (coneguda com a districtheating) i, cada vegada més, a Catalunya. Consisteix en la producció d’energia tèrmica en calderes de biomassa centralitzades que és distribuïda fins als usuaris mitjançant un conjunt de tuberies, normalment subterrànies, a través d’un fluid que sol ser aigua calenta. És una infraestructura que permet aconseguir una major seguretat energètica tant en la producció com pels usuaris dels edificis. A més, també permet agregar demanda i gestionar-la de forma més eficient, i reduint costos de manteniment i oferint alhora un millor servei a la població.
Termosolar híbrida amb biomassa
La planta termosolar de Borges Blanques és la primera planta termosolar híbrida amb biomassa del món. La biomassa permet que la planta termosolar segueixi generant electricitat durant la nit. Genera 22,5 MW elèctrics.
Cogeneració (producció de calor + generació d’electricitat)
Aquest tipus d’instal·lació permet la producció combinada de calor i electricitat.
Trigeneració (producció de calor + electricitat + fred)
Procés de cogeneració en el que, addicionalment, es produeix fred per absorció, adsorció o compressió. L’avantatge d’aquest mètode és que el sistema pot funcionar també durant l’estiu, quan hi ha una menor demanda de calor.
GASIFICACIÓ
Procés d’oxidació parcial de la matèria sota condicions d’elevades temperatures, típicament superiors a 750ºC, i en presència d’un agent gasificant (aire, oxigen, vapor d’aigua, etc.). Es produeix una barreja de gasos anomenada syngas, formada per CO, CO2, H2 i CH4 en diferents proporcions depenent del tipus d’agent gasificant, i també residus sòlids composts per material no combustible i inherent present al residu.
Aplicacions
Els compostos gasosos resultants, principalment CO, H2 i CH4 poden ser utilitzats com a combustible per a la generació d’energia elèctrica o tèrmica a través de sistemes de combustió de gas, com motors alternatius, turbines de gas i calderes industrials o residencials. Es genera una major quantitat d’energia que amb la combustió directa de la biomassa i amb menor espai disponible.
PIRÒLISI
Descomposició tèrmica de la biomassa en absència (o amb poca quantitat) d'oxigen a unes temperatures que oscil·len entre 300ºC i 800ºC. Com a resultat del procés s’obtenen gasos (CO2, CO, H2, CH4, C2H2, C2H4, C2H6 etc.), residus líquids (quitrans, hidrocarburs i aigua) i residus sòlids (charo biochar).
Aplicacions
Els residus gasosos s’aprofiten mitjançant combustió a través d’un cicle de vapor per a la producció d’energia elèctrica. El bioil és el principal residu líquid resultant, format per la condensació dels gasos produïts durant la piròlisi. Aquest és una mescla complexa de diferents compostos, principalment aigua, sucres i àcids, que poden ser utilitzats com a precursor d’altres compostos químics. També es tenen usos com a combustible en calderes i motors de generació de calor, electricitat i/o vapor.
El residu sòlid principal és el biochar. Per la seva alta capacitat de retenció catiònica, de retenció d'humitat i el seu elevat contingut en carboni resistent a la descomposició microbiana, el biochar s'ha proposat com un producte de tipus carbó-negatiu utilitzat per incrementar la fertilitat del sòl, la producció d'energia neta, la valorització de residus orgànics i la mitigació del canvi climàtic.
PRODUCCIÓ DE BIOGÀS (digestió anaeròbica / co-digestió)
La producció de biogàs consisteix en un procés de biodegradació de la matèria orgànica mitjançant l’acció de microorganismes i altres factors en absència (o amb poca quantitat) d'oxigen. El producte resultat és una mescla constituïda majoritàriament per metà (CH4) en una producció que oscil·la entre un 40% a un 70%, i diòxid de carboni (CO2), i altres gasos en petites proporcions (H2, N2, O2 i H2S). La digestió anaeròbica d’una barreja de materials (o substrats) s’anomena co-digestió i dóna millors resultats que la digestió per separat.
Les principals aplicacions són les següents:
Combustible
La major part de la producció de biogàs s’utilitza per a la generació elèctrica en motors de combustió interna, en substitució de combustibles fòssils, com el gas natural. També existeixen alternatives com l’ús de calderes per a la producció de calor i altres sistemes de combustió a gas.
El biogàs es pot sotmetre a processos de depuració i neteja anomenats “upgrading” del biogàs i que dona lloc al biometà. És un producte de característiques similars al gas natural, això implica que es pot utilitzar per les mateixes finalitats, tant a nivell domèstic com industrial i com a biocombustible per molts tipus de vehicles. També es pot injectar a la xarxa de gas natural per a la seva subministració a residències o fàbriques.
Biofertilitzant
El material orgànic resultant de les plantes de biogàs s’aprofita com a fertilitzant orgànic de gran qualitat. Aquests són més productius que els fertilitzants tradicionals i impliquen un menor impacte en el medi ambient donat que es necessiten dosis més baixes, i els nutrients s’alliberen de manera progressiva, permetent una major efectivitat i un menor cos econòmic.
PRODUCCIÓ DE BIOFUELS
Bioetanol
Procés de fermentació dels sucres d’algunes espècies vegetals, com el blat de moro, en el que es produeix el bioetanol. El bioetanol s'empra com a combustible líquid en alguns vehicles motoritzats, bàsicament com a biocombustible additiu de la gasolina.
Biodiesel
La forma més comuna per produir biodièsel és a partir de l’oli de colza, no obstant s’està reduint considerablement el seu ús en favor de l'ús d’oli vegetals reciclats. La utilització del biodiesel com a combustible és comparable a la del diesel d’origen fòssil donat que les propietats són molt similars.