Biomasa y desarrollo sostenible.Potencialidades y límites.

Dolores RomanoIngeniera agrónoma

Jornadas: Aportación de la biomasa al desarrollo de las energías renovables.

Madrid, 12 y 13 de diciembre de 2002

Biomasa y desarrollo sostenible. Potencialidades y límites.

I. Biomasa: productividad global, apropiación humana y límites.

II. Biomasa y gestión sostenible de recursos forestales y agroganaderos.

III. Algunas consideraciones para el desarrollo de la biomasa como energía renovable.

I.- Biomasa: productividad global, apropiación humana y límites.

La biomasa una fuente de energía renovable

Fototosíntesis:

· Proceso de conversión de la energía luminosa del Sol en energía química.

· Proceso renovable basado en un ciclo de materiales cerrado impulsado por la energía del Sol.

Flujos de energía y nutrientes en un ecosistema

SOL

PRODUCTORES PRIMARIOS

CONSUMIDORESHERBÍVOROS

CONSUMIDORESCARNÍVOROS U OMNÍVOROS

SUELO ORGANISMOSDESCOMPONEDORES

PPN

Producción primaria globalSuperficie Productividad ZONAS (x106Km2) 109 t peso fresco

Bosques 31 80,8 Praderas, pastos y matorrales.

37 130,25

Desiertos 30 7,75 Artico, zonas alpinas 25 5,25 Tierras cultivadas 16 37,5 Areas humanas 2 1 Chaparrales, marismas, turberas y ciénagas.

6 26,75

Subtotal terrestre 147 289,3 Lagos y ríos 2 12,7 Océanos 361 995,6 Subtotal acuático 363 1008,4 Total planetario 510 1297,7 FUENTES: ecosistemas terrestres Vitousek, 1986; ecosistemas acuáticos Pauly & Christensen, 1995.

Estimación moderada de la utilización humana de la biomasa en 1997(109 toneladas PF)

Producción

Prod.+ pérdidas directas

Prod. + perdidas directas

+pérdidas indirectas.

Agraria 8,86 11,51 20

Forestal 6,15 12,3 16 Ganadera (pastos) 4,4 4,8 5,52

Pesquera 0,12 0,12 0,15

Total 19,53 28,73 41,67

Apropiación de la biomasa:

14- 40 % PPN terrestre

8 % PPN océanos

· La apropiación de recursos aumenta cada año.

· La productividad global está descendiendo.

· La apropiación de recursos pesqueros ha sobrepasado los límites de sostenibilidad.

· No estamos cerrando el ciclo de materiales.

II.- Biomasa y gestión sostenible de los recursos forestales y agroganaderos.

SOSTENIBILIDAD DE UN SISTEMA FÍSICO:

capacidad de ser viable en el tiempo:

· posibilidad de abastecerse de recursos,· deshacerse de sus residuos, y · controlar las pérdidas de calidad que

afectan a su funcionamiento.

(Sostenibilidad fuerte según J. M. Naredo, 1999)

· Mantienen su productividad mediante la entrada de energía solar. Degradan la energía lentamente.

· Ciclos cerrados de nutrientes

· La cantidad de materia orgánica se mantiene constante.

· Redes tróficas complejas.

ECOSISTEMAS SOSTENIBLES

· Sistemas artificializados que requieren de la intervención humana constante.

· Flujo energético dirigido a obtención de productos cotizados.

· Flujos de materiales abiertos.

· Estructura simplificada y frágil.

AGROSISTEMAS Y PLANTACIONES FORESTALES:

· Equilibrio dinámico.

· Alta adaptabilidad.

· Sistemas biodiversificados.

· Conservación de los recursos naturales: agua, fertilidad del suelo.

· Tecnología adaptada al sistema agrario y social.

· Fuertes relaciones sociales.• M.A. Altieri

SISTEMA AGRARIO SUSTENTABLE:

¿Cuál es el papel de la biomasa en la sostenibilidad de los sistemas

agrarios y forestales?

M.O. FRESCA

COMPUESTOS ORGÁNICOSSENCILLOS

BIOMASA MICROBIANA

HUMUS

COMPUESTOS MINERALES

NUTRIENTESMINERALES

Pérdidaslavado

CO2

Descomposición

Humificación

Asimilaciónmicrobiana

Mineralización rápida

Mineralización lenta

Reorganización microbiana

J.Labrador

Papel de la biomasa en los ciclos naturales:

· Mantenimiento del ciclo del carbono· Mantenimiento del ciclo del nitrógeno· Mantenimiento del ciclo del agua

CO2

PLANTAS ANIMALES Y microoragnismos

M.O.SUELO

microoragnismos

respiración

mineralización

fotosíntesis

metanización

combustión

CH4

CO

Combustibles fósiles

Propiedades químicas:

· Regulación del pH.· Capacidad de intercambio catiónico.

· Contenido nutrientes.· Reserva de nitrógeno.

La biomasa y la fertilidad de los suelos:

Propiedades físicas:· Capacidad de retención del agua y drenaje.· Reducción de oscilicaiones térmicas.· Aumento de capacidad calorífica.· Cohesión.· Estabilidad estructural.· Permeabilidad.· Mejora el balance hídrico.· Reduce la evaporación.

La biomasa y la fertilidad de los suelos:

Propiedades biológicas:· Regula actividad microbiana.· Fuente de energía para microorganismos

heterótrofos.· Favorece respiración radicular.· Favorece la germinación.· Favorece el estado sanitario subterráneo.· Contrarresta efecto de algunas toxinas.· Mejora la nutrición mineral de los cultivos.

La biomasa y la fertilidad de los suelos:

... la base de la sustentabilidad del sistema.

La biomasa es...

· Residuos ganaderos: estiércolpurines, gallinazas, etc.

· Compost: residuos agrícolas, R.S.U., residuos agroindustriales.

· Abonos verdes, acolchados, rastrojos.

· Restos forestales e industria madera.

¿Cómo se aporta la materia orgánica a los agrosistemas?

500-800Alfalfa

750Maíz

400Trigo (Paja)

450-900Remolacha

HUMUS FORMADO (kg/ha)CULTIVO

Cantidad anual de humus generado por restos de cultivo

Dependerá de múltiples factores: estado y naturaleza del suelo, clima, cultivo, prácticas agrarias.

Es necesario conocer el nivel de materia orgánica adecuado a los condicionantes ambientales y socioeconómicos del agrosistena

Es necesario conocer el balance de materia orgánica en el suelo.

¿Qué cantidad de M.O. es necesario aportar?

SOSTENIBILIDAD DE UN SISTEMA FÍSICO:

capacidad de ser viable en el tiempo:

· posibilidad de abastecerse de recursos,· deshacerse de sus residuos, y · controlar las pérdidas de calidad que

afectan a su funcionamiento.

(Sostenibilidad fuerte según J. M. Naredo, 1999)

Aspectos de la utilización de la biomasa que afectan al mantenimiento de la calidad del sistema.

FertilidadDiversidad biológicaCONTAMINACIÓN (sustancias tóxicas o transgénicos)

Presencia de sustancias tóxicas en la biomasa

· Restos agrícolas: metales pesados, compuestos halogenados, compuestos orgánicos persistentes, etc.

· Residuos ganaderos: metales pesados, antibióticos, hormonas y desinfectantes.

· Residuos agroalimentarios: disolventes, desinfectantes.

· Residuos forestales: metales pesados, compuestos halogenados, COPs,..

Formación de sustancias tóxicas durante el aprovechamiento energético.

Durante el proceso de digestión o combustión pueden formarse sustancias tóxicas:

Compuestos aromáticosCompuestos orgánicos volátiles,

dioxinas, furanos,

dibenzopireno, ...etc.

III.- Algunas consideraciones para el desarrollo de la biomasa como energía renovable.

Consideraciones para el desarrollo de la biomasa como energía renovable.

1 El balance energético debe ser positivo:

La energía obtenida con el aprovechamiento de la biomasa debe ser superior a la necesaria para producirla, transportarla y procesarla.

Consideraciones para el desarrollo de la biomasa como energía renovable.

2 El balance del carbono debe ser nulo o negativo.

El carbono liberado durante la producción, transporte y aprovechamiento, debe ser inferior al absorbido o fiajdo por la propia biomasa.

3 Se deben utiizar los excedentes tras garantizar la fertilidad del suelo.

La realización de balances de materia orgánica puede ser un criterio para calcular los excedentes

Consideraciones para el desarrollo de la biomasa como energía renovable.

Es necesario caracterizar previamente la biomasa a aprovechar:

- Determinar posible presencia de residuos tóxicos.

- Realizar pruebas de combustión o digestión que determinen la formación de tóxicos durante el proceso y las mejores tecnologías a utilizar.

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Consideraciones para el desarrollo de la biomasa como energía renovable.

EL POTENCIA DEL USO DE LA BIOMASA COMO FUENTE DE ENERGÍA RENOVABLE DEPENDERÁ DE

LA CAPACIDAD PARA IMPULSAR LA GESTIÓN SOSTENIBLE DE LOS

RECURSOS FORESTALES, AGRARIOS Y GANADEROS