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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Biomasa: energía limpia para el futuro. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Fuentes alternativas de energía ¿Qué es la biomasa? La biomasa es materia orgánica como madera, cereales y desechos animales. Almacenan la energía del Sol, que se deposita mediante la fotosíntesis. La energía de la biomasa es la energía contenida en los residuos agrícolas (pulpa de remolacha azucarera, cáscaras de cereales, paja y cáscaras de arroz, cáscaras de nueces, etc.), residuos de carpintería (aserrín, virutas, chatarra), residuos domésticos (papel usado y residuos domésticos), residuos rápidos. -plantas en crecimiento (álamo, sauce, diversas gramíneas), residuos que contienen metano (estiércol, agua contaminada, etc.). ¿Cómo se puede utilizar la biomasa? La energía de la biomasa se puede utilizar para producir electricidad, calor o combustibles líquidos para el transporte, como etanol y otros combustibles a base de alcohol. Los seres humanos han utilizado la biomasa para calentarse y cocinar durante miles de años. ¿Cómo se utiliza la biomasa? En EE.UU., el uso de biomasa representa hoy hasta el 4% de la producción de energía (0% en Ucrania). Se cree que esta cifra se puede incrementar hasta el 20%. Dado que esta es la contribución de las centrales nucleares al sector energético estadounidense, se cree que el uso de biomasa puede sustituir completamente a la energía nuclear. Además, los expertos estadounidenses creen que la producción de combustible a partir de biomasa puede reducir las exportaciones de petróleo en un 50%. En todo el mundo se acumulan constantemente residuos de distintos tipos: millones de toneladas de residuos agrícolas contaminan la tierra, montañas de aserrín, papel usado y residuos domésticos esperan ser procesados. Contienen gas, combustible para automóviles y electricidad. Y todas estas son fuentes de energía renovables. ¿Cuáles son los beneficios de la biomasa? Economico Uno de los mayores beneficios de la biomasa en el medio rural es el desarrollo de su procesamiento. La biomasa es voluminosa y no tiene sentido transportarla a largas distancias; el procesamiento de la biomasa debe concentrarse donde crece el grano. El número de puestos de trabajo en la producción de gas, combustible y electricidad puede ser enorme. Por ejemplo, el Departamento de Agricultura de Estados Unidos estima que cada millón de galones de etanol producido cada año generará 4 puestos de trabajo. La producción de combustible y electricidad permitirá a los agricultores recibir ingresos estables y reducir la dependencia del suministro de petróleo del extranjero (¡qué importante es esto para Ucrania!). en la protección del medio ambiente El uso de energía de biomasa mitigará el cambio climático, reducirá la lluvia ácida, la erosión del suelo, la contaminación del agua y la presión sobre el paisaje, y proporcionará mejores condiciones para la vida de los animales y el crecimiento de los bosques. El cambio climático preocupa a personas de todo el mundo. La actividad humana, especialmente la quema de combustibles, libera a la atmósfera cientos de millones de toneladas de gases como dióxido de carbono y metano. La concentración de estos gases en la atmósfera cambia el clima de la Tierra, destruyendo toda la biosfera que sustenta la vida. Las tecnologías de energía de biomasa ayudarán a minimizar este impacto. Captando el metano (que es 20 veces más nocivo que el dióxido de carbono) de los residuos evitamos que se escape a la atmósfera y lo ponemos a trabajar para generar electricidad o en vehículos. Todas las plantas almacenan carbono en sus raíces o tallos durante su vida. Si una planta se pudre en el suelo, otras plantas utilizan su carbono. Este es el llamado ciclo cerrado del carbono. Incluso durante la cosecha, las raíces de las plantas permanecen en el suelo, estabilizando el suelo y almacenando carbono. Lluvia acida La lluvia ácida se produce cuando se queman combustibles y se liberan óxidos de azufre y nitrógeno. Conducen a la destrucción de la vida en los cuerpos de agua y afectan la vida de las personas y los animales. Dado que la biomasa no contiene impurezas de azufre, incluso la combustión conjunta de biomasa con carbón puede reducir la liberación de azufre a la atmósfera. La erosión del suelo y la contaminación del agua El uso de biomasa puede reducir la contaminación del agua de varias maneras. Primero, necesitamos cultivar más plantas en las zonas costeras y de tierras bajas. Las plantas estabilizan el suelo, reducen su erosión y previenen la lixiviación de diversas sustancias del suelo. La presencia de plantas protege los ecosistemas acuáticos y mejora las condiciones de vida de diversos organismos acuáticos, como los peces. En segundo lugar, el uso de biomasa reduce la contaminación del agua al secuestrar metano (bacterias anaeróbicas). Actualmente, se venden a los agricultores acondicionadores de suelo que contienen bacterias anaeróbicas. El uso de estos acondicionadores permite unir y secar los desechos líquidos de las granjas de animales, convirtiéndolos en un material más conveniente para su posterior procesamiento. Reducir la presión sobre el paisaje. En Estados Unidos se producen anualmente hasta 350 millones de toneladas de residuos agrícolas. Al utilizar al menos una parte de estos residuos para producir etanol, reducimos significativamente la liberación de residuos al suelo de las zonas agrícolas. ¿Cómo generar electricidad a partir de biomasa? La combustión directa es el método más directo y sencillo de obtener la energía contenida en la biomasa. Normalmente, las calderas de combustión producen vapor para su uso en procesos industriales o producen electricidad directamente. También producen calor que puede utilizarse para calentar casas, invernaderos, etc. La tecnología para quemar biomasa es la misma que para el carbón. Además, la biomasa se puede quemar junto con el carbón en las calderas existentes. Un método más nuevo es la gasificación. En lugar de quemarse, la biomasa se convierte de una fase sólida a una fase gaseosa. Este gas se quema en lugar del gas doméstico en el transporte, en aplicaciones industriales o se convierte en combustible sintético. Las tecnologías de este último proceso aún no se han explorado completamente. ¿Cómo obtener etanol a partir de biomasa? El etanol se produce convirtiendo el almidón contenido en la biomasa de residuos alimentarios (cereales, patatas, remolachas, residuos de la producción de azúcar) en alcohol. El proceso de fermentación es el mismo que en la producción de bebidas alcohólicas: la levadura y el calor hacen que los azúcares complejos se descompongan en azúcares más simples. De esta forma, en Estados Unidos se producen anualmente hasta 5 millones de toneladas de etanol. Un proceso más nuevo que aún no se ha utilizado es el procesamiento de la celulosa contenida en los desechos de madera, la pulpa de pasto y los desechos agrícolas. La celulosa es una forma de carbohidrato y se puede descomponer en azúcares más simples. El proceso puede tener aplicaciones más amplias que el anterior, ya que puede utilizar una gama más amplia de materiales de desecho. Debido a que el etanol tiene propiedades químicas diferentes a las de la gasolina, debe manipularse de manera diferente. Por ejemplo, el etanol se evapora menos fácilmente que la gasolina. Esto significa que el arranque en frío de los motores se convierte en un problema en las aplicaciones. Por lo tanto, los motores para etanol deben diseñarse de manera diferente a los de gasolina. Además, al ser el etanol un producto orgánico, se deteriora mucho más rápido que la gasolina. Por lo tanto, tiene sentido utilizar etanol mezclado con gasolina (10% de etanol a 90% de gasolina). Esta mezcla libera a la atmósfera sustancias como monóxido de carbono, dióxido de carbono y dióxido de azufre en mucha menor cantidad que la gasolina pura. Resumen El uso de biomasa es una fuente prometedora de energía renovable. No sólo puede mejorar la protección del medio ambiente, sino también proporcionar un gran número de puestos de trabajo en las zonas rurales. Hasta ahora, el uso de biomasa no ha entrado ampliamente en el mercado porque el uso de combustibles fósiles sigue siendo más barato. Pero a medida que se agoten los depósitos, los combustibles fósiles se volverán más caros y el uso de biomasa será económicamente competitivo en el siglo XXI.
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