Combustión de la biomasa. El término biomasa se refiere a toda la materia orgánica que proviene de árboles, plantas y desechos de animales que pueden ser convertidos en energía; o las provenientes de la agricultura (residuos de maíz, café, arroz, macadamia), del aserradero (podas, ramas, aserrín, cortezas) y de los residuos urbanos (aguas negras, basura orgánica y otros).

Los procesos termoquímicos llevados a cabo para la transformación de la biomasa son: combustión, gasificación y pirólisis. Mediante estos procesos se obtienen productos intermedios que dan lugar a la producción de calor y electricidad.

La combustión se define como una reacción química relativamente rápida, mediante la que se combinan el oxígeno del aire (comburente) con los diferentes elementos oxidables que contiene el combustible, originándose en el proceso desprendimiento de calor.

C + O2 → CO2 + 8.100 kcal/kg

C + ½ O2 → CO + 2.425 kcal/kg

CO + ½ O2 → CO2 + 2.419 kcal/kg (5.675 kcal/kg de C)

H2 + ½ O2 → H2O + 34.100 kca/kg

S + O2 → SO2 + 2.500 kcal/kg

N2 + O2 → NOX (esta reacción no es importante desde

el punto de vista energético pero sí desde el punto de vista medioambiental)

(C + H2 + S) + (O2 N2) → (CO2 + H2O + SO2 + N2) + Calor

De un modo general, el proceso de generación de calor mediante biomasa estará integrado por los siguientes elementos:

- Almacenamiento de la biomasa

- Transporte y dosificación al equipo de combustión

- Cámara de combustión

- Caldera (vapor, agua caliente, fluido térmico)

- Economizadores

- Depuración de gases

- Extracción de cenizas

Mediante esta reacción podemos obtener calor directamente a partir de la biomasa, de un modo ecológico y renovable.

 Co-combustión de biomasa. Podemos definir la biomasa como el conjunto de materiales de origen biológico que no han sufrido cambios profundos en su composición, entendiendo estos cambios como los procesos de mineralización que originan la formación de carbón y petróleo.

Se considera que la biomasa es una fuente renovable de energía porque su valor proviene del Sol. A través del proceso de fotosíntesis, la clorofila de las plantas captura su energía, y convierte el dióxido de carbono (CO2) del aire y el agua del suelo en carbohidratos, para formar la materia orgánica. Cuando estos carbohidratos se queman, regresan a su forma de dióxido de carbono y agua, liberando la energía que
contienen. De esta forma, la biomasa funciona como una especie de batería que almacena la energía solar.  Entonces, se produce en forma sostenida o sea - en el mismo nivel en que se consume – esa batería durará indefinidamente.

Existen un gran número de procesos de transformación de la biomasa en energía útil. Uno de ellos es la co-combutión de biomasa. Se trata de  una tecnología de desarrollo relativamente reciente. Sustitución de parte del carbón empleado en la central (entre el 2 y el 20% de la energía) por biomasa. Debido al gran tamaño de las centrales, el resultado final es la producción de una muy importante cantidad de energía eléctrica con este combustible renovable.

La co-combustión presenta ventajas con respecto a la combustión de biomasa:

•  Inversión necesaria por unidad de potencia instalada muy inferior.
• Generación de energía eléctrica con un rendimiento superior
• Mucha mayor flexibilidad en la operación y una fácil adaptación a la disponibilidad de biomasa en cada momento.
• Reducción de las emisiones de NOx.
  

Pero también posee algunos incovenientes:

• Costes de operación mayores (debido en general a los pretratamientos)
• Ausencia de primas a la producción de energía eléctrica
• Incertidumbre de cómo se comportará la caldera frente a una mezcla de combustibles para la que no ha sido diseñada.
  

La tecnología de co-combustión para centrales de carbón pulverizado puede llevarse a cabo de tres maneras diferentes según el caso, de forma directa, indirecta o en paralelo.

Directa: La biomasa se alimenta dentro de la caldera y en ella interaccionan y se queman conjuntamente los dos combustibles.

-Buen poder calorífico

-Amplia granulometría

-Amplio rango de humedades

-Mayor rango de composición química de cenizas.

Indirecta: la biomasa se transforma previamente de forma independiente al carbón en un equipo de combustión o de gasificación externo y, posteriormente, los productos generados con cada uno de los procesos y combustibles se manejan de forma conjunta.

-Reactividad media-alta

-Amplia granulometría

- Amplio rango de humedades

-Mayor rango de composición química de las cenizas

En paralelo: Se obtiene vapor a partir de la biomasa mediante un combustor y una caldera independiente de forma que el vapor obtenido se incorpora al circuito de la central.

-La mayor parte de los equipos utilizados forman parte de la instalación convencional preeexistente, lo que limita la inversión.ayor rendimiento de generación y mayor potencia instalada.

-Coste medio de la biomasa:

-Menores limitaciones en cuanto a la calidad del combustible dan lugar a reducciones en los costes de origen

-Mayor distancia media de transporte y la necesidad de más recursos actúan subiendo el precio en planta.

 Ventajas de la combustion de biomasa. El término biomasa se refiere a toda la materia orgánica que proviene de árboles, plantas y desechos de animales que pueden ser convertidos en energía; o las provenientes de la agricultura (residuos de maíz,café, arroz, macadamia), del aserradero (podas, ramas, aserrín, cortezas) y de los residuos urbanos (aguasnegras, basura orgánica y otros). Esta es la fuente de energía renovable más antigua conocida por el serhumano, pues ha sido usada desde que nuestros ancestros descubrieron el secreto del fuego.

El contenido energético de la biomasa tiene su origen en la energía solar que ha sido captada y transformada en energía química mediante la fotosíntesis. De esta forma la energía solar se transforma en energía química que se acumula y transporta en forma de diferentes compuestos orgánicos a través de la cadena trófica

Para llevar a cabo el proceso de conversión de la biomasa en eneergía útil, se llevan a cabo una serie de procesos termoquímicos: combustión, gasificación y pirólisis.

La combustión se define como una reacción química relativamente rápida, mediante la cual se combinan el oxígeno del aire (comburente) con los diferentes elementos oxidables que contiene el combustible, originándose en el proceso desprendimiento de calor.

El proceso de combustión de la biomasa trae consigo una serie de ventajas y desventajas que se pueden resumir en los siguientes puntos:

Ventajas:

• Desulfuración
• Diversidad de combustibles
• Temperatura uniforme
• Alta velocidad de combustión
• Mayor sencillez de operación (semejante a un fluido)
• Alta transferencia de calor
• No se forman escorias
• Menor exceso de aire de combustión
• Menor emisión de gases nitrosos
• Mayor rendimiento
  

Desventajas:

• Abrasión
• Necesidad de ciclones

La tecnología de combustión de la biomasa tiene un rendimiento bastante elevado (del 88% al 94%), los costes de inversión dependen de la tecnolgía utilizada (caldera de parrilla, lecho fluidizado, combustor ciclónico vertical...), aunque en general no son muy elevados. Con el combustor de lecho fluidizado y el ciclónico vertical no es necesario la limpieza del gas de chimenea.