La madera es uno de los mejores y más abundantes recursos renovables de la naturaleza y los seres humanos han utilizado la madera de muchas formas desde tiempos inmemoriales. A la par con el progreso tecnológico, la utilización de productos de madera ha avanzado para crear nuevas oportunidades en campos tan diversos como la arquitectura, la tecnología informática y el consumo de energía. En la publicación de Nature's Packaging de esta semana, analizaremos más a fondo la madera como un recurso energético innovador.

Biomasa

La biomasa es material vegetal o animal orgánico renovable. Las fuentes de energía de biomasa incluyen cosas como plantas, cultivos, materiales sobrantes de la agricultura y la recolección de bosques, gases producidos en los vertederos y desechos sólidos industriales / municipales.

¿Qué los hace renovables? En el caso de las plantas, los cultivos, la agricultura y los residuos forestales, se pueden consumir a través de diversos medios y luego se replantan y se vuelven a cultivar rápidamente. Por otro lado, los residuos industriales y municipales se producen de forma continua.

En muchos casos, la biomasa, como fuente de energía renovable, se puede convertir en energía mediante la combustión o mediante una reacción química. Esta energía se puede utilizar para todo, desde producir calor para hogares, energía eléctrica para edificios e incluso combustible para vehículos (es decir, etanol).

Biomasa leñosa

La biomasa leñosa es el material residual de árboles y arbustos que incluye las partes de un árbol que normalmente no se cosechan para su uso: las raíces, las hojas, las ramas, las ramas más pequeñas, la corteza y, a veces, las enredaderas. La biomasa leñosa proviene de diversas fuentes: operaciones de manejo forestal, árboles cultivados para uso energético, desechos de productos forestales, madera utilizada como combustible, desechos de madera urbana, operaciones de aclareo de árboles y bosques que se implementan para reducir el daño de los incendios forestales y las plagas de los bosques.

• Operaciones de manejo forestal: esto incluye el material que normalmente se deja atrás cuando se aprovecha un bosque para obtener madera como ramas, copas de árboles, tocones y otros restos.
• Árboles cultivados para uso energético: árboles o plantas leñosas que vuelven a crecer rápidamente cuando se podan. Esto incluye plantaciones de rotación corta para especies como álamos y sauces.
• Residuos de productos forestales: se incluyen en esta categoría el aserrín y el material de desecho de los aserraderos y la producción de muebles.
• Combustible de madera: artículos como pulpa de madera y madera de calidad comercial que se utilizan como fuente de combustible para calentar edificios o se utilizan como calor en un proceso industrial.
• Residuos de madera urbana: escombros de madera que se generan al despejar la tierra, residuos de tormentas, recortes de jardinería y claros de recortes de líneas eléctricas.
• Raleo de árboles y bosques: poda y raleo de bosques y rodales, incluida la eliminación de especies de árboles y plantas no deseadas. Todos los restos que se eliminan con el fin de mantener o mejorar la salud ecológica del bosque y mejorar su capacidad para prevenir el riesgo de incendios forestales.

Energía de biomasa leñosa

La mayor parte de la biomasa leñosa que se obtiene como fuente de energía es el subproducto de las operaciones de manejo forestal y la industria de productos forestales. Como fuente de energía, la biomasa leñosa se convierte principalmente en energía a través de los procesos de combustión, conversión química, conversión bioquímica y conversión termoquímica.

• Combustión: quema de biomasa leñosa para producir calor.
• Conversión química: descomposición de la biomasa leñosa mediante un proceso inducido químicamente. Piense en biodiesel.
• Conversión bioquímica: uso de un organismo vivo (es decir, bacterias o levaduras) para descomponer la biomasa.
• Conversión termoquímica: la exposición de la biomasa al calor produce diferentes tipos de gases y líquidos, o sólidos (es decir, gasificación, licuefacción, pirólisis).

Electricidad

La madera se puede quemar en una caldera para producir electricidad. El calor de la leña que se quema hierve el agua y genera vapor, que alimenta las turbinas y genera electricidad. La electricidad se utiliza a menudo para alimentar todo, desde pequeñas operaciones industriales hasta plantas de energía municipales.

Calor

Construir y usar un fuego para mantener el calor es el método de calefacción más antiguo del mundo. En el contexto de la biomasa leñosa y el calor, estos sistemas de calefacción (calderas, estufas y hornos al aire libre) se utilizan normalmente para calentar edificios y / o espacios industriales. Una alternativa común incluye los sistemas de calefacción de pellets de madera tanto para uso doméstico como comercial.

Los pellets de madera son un producto de biomasa que se ha procesado y condensado en pequeños pellets cilíndricos que son ideales para el almacenamiento y la producción de calor debido a su pequeño tamaño y densidad. En los últimos años, se han convertido en un método popular para calentar hogares, a través de una estufa de pellets de madera, y su popularidad también está aumentando para la calefacción comercial / industrial.

Cogeneración

Cuando la electricidad y el calor se generan y utilizan al mismo tiempo, este proceso se denomina cogeneración o calor y energía combinados (CHP). En entornos comerciales e industriales, las calderas que utilizan madera para producir electricidad también producen agua caliente y / o vapor que se utiliza en otras aplicaciones. La cogeneración es el uso más común de la dendroenergía en los Estados Unidos. Las plantas de fabricación de pulpa y papel utilizan biomasa leñosa y subproductos de la madera en estos sistemas para producir calor y energía.

Biocombustibles

Si bien la mayoría de los combustibles para el transporte se producen a partir de la refinación de productos derivados del petróleo, los biocombustibles se están explorando ampliamente para mitigar las preocupaciones sobre el agotamiento de los combustibles fósiles tradicionales, los problemas ambientales, la seguridad energética nacional y los precios fluctuantes. Los tipos de biocombustibles más reconocidos son el etanol, el metanol.

• Etanol: el etanol a base de madera (celulósico) se produce a partir de las paredes celulares de los materiales leñosos. Químicamente más complejo que el etanol tradicional de origen vegetal, el etanol celulósico se quema más limpio que la gasolina y el diesel. También tiene bajas emisiones de carbono, azufre y partículas.
• Metanol: también conocido como alcohol de madera, se deriva del proceso de destilación de la madera. Normalmente se utiliza en combustible de carreras profesionales y como aditivo para aumentar el octanaje de la gasolina.

La biomasa leñosa como recurso natural renovable utilizado para generar calor, electricidad, energía y combustibles tiene ventajas y desventajas. Al eliminarlo de los bosques, puede ayudar a mantener bosques saludables y ayudar a mitigar el riesgo de incendios forestales; sin embargo, es importante comprender que el uso excesivo o la eliminación de demasiado material leñoso puede tener un efecto negativo en la fertilidad del suelo y los hábitats naturales. Es un delicado equilibrio entre economía y ecología donde prácticas como la silvicultura pueden ayudar a definir la combinación correcta.

Una pregunta común es si hay suficiente biomasa leñosa disponible para crear un recurso sostenible que pueda escalar para satisfacer las necesidades de un gran sector de población o base de fabricación. Esto dependerá en parte de las políticas gubernamentales, los incentivos y la actividad empresarial que impulse nuevas innovaciones en el sector.

Si bien no existe una fuente de energía, renovable o de otro tipo, que sea completa en su capacidad para resolver todos los desafíos asociados con la producción y el consumo de energía, la biomasa leñosa ciertamente brinda alternativas viables que pueden complementar y complementarán esas necesidades ahora y en el futuro. La madera siempre será buena.