Ciclo de vida de la Biomasa (Biocombustibles o Bioelectricidad) (II). Huella Hídrica

A la utilización de biomasa para la producción de energía se le crítica por la posible competición con el mercado alimenticio con un encarecimiento del precio de los productos utilizados, además de que diferentes análisis del ciclo de vida de los procesos muestran un más que dudoso balance energético y por lo tanto de la reducción de emisiones de dióxido de carbono a la atmósfera y un excesivo consumo de un bien cada vez más escaso, el agua , bien del que la agricultura actualmente en España consume el 70% del total consumido en el país.

 

Un estudio sobre la huella hídrica (consumo de agua por unidad de energía generada) de diferentes cultivos y distintas zonas geográficas realizado por una Universidad holandesa muestra que la producción de electricidad presenta una menor huella hídrica que la producción de biocombustibles (especialmente cuando se trata de cultivos herbáceos) y que la producción de biodiesel tiene huellas hídricas de valores similares a los peores cultivos para la producción de etanol.

 

Según este estudio el mejor cultivo para la producción de bioetanol sería la remolacha, para el biodiesel la soja y la producción de electricidad remolacha, caña de azúcar y maíz.

 

[Mª Jesús Marcos Crespo]

Un estudio realizado por un departamento de una Universidad Holandesa y publicado en los Proceedings of the National Academic of Science de EEUU, analiza la huella hídrica de la producción de biodiesel, bioetanol y bioelectricidad. La huella hídrica se define como volumen de agua consumido en el ciclo de producción de dichos biocombustibles incluyendo la producción agrícola y su proceso de obtención, midiéndose en volumen de agua consumida por unidad de energía (generalmente m3agua/GJ energía).

 

El estudio analiza los doce cultivos que contribuyen al 80% de la producción mundial de biocombustibles en la actualidad, (caña de azúcar, remolacha, maíz, cebada, centeno, arroz, trigo, patata, mandioca, soja, sorgo, colza y jatrofa) en las diferentes regiones geográficas en las que es más común su cultivo.

 

Para determinar el consumo de agua para cada uno de los cultivos parten de las características de los mismos y sus necesidades de riego así como de la climatología del país en el que ese cultivo es mayoritario y determinan la hulla hídrica de los procesos tradicionales de producción de biocombustibles (fermentación enzimática para bioetanol y extracción de los aceites en el caso del biodiesel), en cuanto a la producción de calor y electricidad se considera la combustión de la biomasa teniendo en cuenta que en este caso se utiliza toda la planta, mientras que en la generación de biocombustibles únicamente una parte de ella (generalmente la semilla).

 

Las conclusiones del estudio son que el cultivo de biomasa para biocombustibles  supone un consumo de agua doble por unidad de energía que cuando se dirige a la producción de electricidad, esto es debido fundamentalmente al mayor aprovechamiento de la biomasa en el caso de su combustión.

La figura muestra la huella hídrica (m3 agua/GJ) para los diferentes cultivos y dirigidos a la producción de bioelectricidad (barras azules) bioetanol (barras verdes) y biodiesel (barras naranjas) y el cociente entre ambos consumos (línea roja). Como se puede comprobar el la gráfica la huella hídrica es prácticamente el doble en todos los cultivos, excepto en el caso de los tubérculos (remolacha, patata, yuca dirigidas a la producción de  bioetanol y colza para la producción de biodiesel) en este caso la huella hídrica es prácticamente igual en ambos casos.

Para la producción de electricidad los mejores cultivos son remolacha, maíz y caña de azúcar con una huella hídrica entorno a 50 m3/GJ de electricidad, para la producción de bioetanol el menor consumo de agua por unidad de energía generada es la remolacha 59 m3/GJ) seguido de caña de azúcar, maíz y patata que requieren 100 m3 agua por GJ de bioetanol producción, y finalmente los cultivos dirigidos a la producción de biodiesel con los que tienen una mayor huella hídrica, así en el mejor de los casos, la soja, requiere un consumo de 394 m3 de agua por GJ frente a 173 que requiere producir la misma energía en forma de electricidad. Además de los tres cultivos analizados para la producción de biodiesel tanto la utilización de soja y colza compiten con el mercado alimentario.

 

Como es lógico las necesidades de agua de los diferentes cultivos depende en gran parte de las condiciones meteorológicas de la región en la que se cultiva y de los métodos de cultivo, así mientras que en Irlanda la producción de una tonelada de cebada necesita 448 m3 de agua, en Kazakhstan asciende a 6.540 m3 (15 veces más), en este mismo país el cultivo de una tonelada de patata necesita 922 m3 de agua y en España 85.

 

El artículo “The Water footprint of bioenergy” se puede descargar de la página web de la publicación Pnas on-line y también esta disponible información adicional que describe el proceso seguido en la determinación de la huella hídrica, producción media global anual de cada cultivo (el más cultivado es la caña de azúcar con 1,258 millones de toneladas/año, seguido por el maíz, trigo y arroz con cerca de 600 millones de tonteladas/año. y una interesante comparación de la huella hídrica para un mismo cultivo en dos localizaciones geográficas extremas (la más adecuada y la menos dependiendo de las características del cultivo).

 

Aunque el artículo justifica la menor huella hídrica en la producción de electricidad por la utilización íntegra del cultivo en vez de partes específicas del mismo como ocurre en la producción de biocombustibles, no se plantea la posibilidad de utilización de los residuos de la producción de bioetanol o biodiesel para la generación de electricidad adicional, efecto que sin duda tendría efectos muy positivos en el ciclo de vida de estos combustibles.

 

En España, el Plan de Energías Renovables 2005-2010 contempla que para el 2010 el 29.5% de la electricidad tenga origen en energías renovables (eólica, solar, hidráulica, biomasa, etc.) y el 5.75% de los combustibles sean bioetanol y/o biodiesel. Esto supone que en 2010 debería generarse 1908 Ktep de electricidad y 2200 Ktep de combustibles a partir de biomasa (Ktep significa tonelada equivalente de petróleo=40.000GJ), los cultivos más utilizados en España son trigo y cebada para el biooetanol (que supone un 72% de la producción y del que somos el primer productor a nivel mundial) y la colza para el biodiesel.

 

El consumo de agua que supondría generar esas 2200 Ktep de bioetanol a partir de trigo según los datos que proporciona el estudio de consumo de agua (200 m3/GJ) sería de 17550 Hm3, lo que supondría doblar el consumo de agua para regadío en el año 2007. Si este cultivo se utilizase para la producción de electricidad el consumo de agua se reduciría a la mitad.

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Comentarios

Me gustaría preguntar cuales son esos ACV, que se citan pero que no se nombran y que explican que "muestran un más que dudoso balance energético y por lo tanto de la reducción de emisiones de dióxido de carbono a la atmósfera y un excesivo consumo"

Según el ACV realizado por el CIEMAT: la biomasa presenta claros beneficios medioambientales evitando el consumo de energía primaria, presentando una mayor eficiencia energética y reduciendo considerablemente las emisiones de CO2 a la atmósfera cuando se compara con las fuentes de origen fósil.

Los cultivos energéticos, que mediante la fotosíntesis captan CO2, almacenan en forma de moléculas orgánicas la energía del carbono. Cuando se gasifica, combustiona…, o cual sea el método que permita la liberación de energía, se estará emitiendo menos CO2 del que se consumió, ya que quedan restos de cenizas que presentan carbono en forma inorgánica (que pueden ser usados como fundentes, abonos…). Por lo que el balance de CO2 será siempre, como mínimo neutro.

Un saludo

Interesante

Fernando:

La utilización de la biomasa no siempre es neutra en cuanto a emisiones de CO2, aún considerando que el dióxido de carbono que se emite durante su utilización durante el proceso de crecimiento lo había captado y por lo tanto no emitiría CO2, pero si la energía que se consume en su cultivo, transporte, transformación, etc tiene origen fósil se estará emitiendo dióxido de carbono adicional.

Hay multitud de análisis de ciclo de vida, en este blog hemos hablado de alguno de ellos , No hace mucho (un par de noticias) presentamos la primera parte de este artículo que era la comparación entre producción de electricidad y biocombustibles desde el punto de vista de eficiencia energética, allí os dirigiamos a la página ERG Biofuel Analysis Meta-Model (http://rael.berkeley.edu/EBAMM) en la que hay una comparación entre diferentes análisis de ciclo de vida de la generación de biocombustibles. Creemos que es interesante porque además hay una hoja de cálculo en la que indican que aspectos y que valores utilizan los diferentes autores para cada concepto (consumo de agua, abonos, transporte, etc.), con ella se puede explicar la diferencia entre los valores obtenidos entre unos y otro y hasta incluso utilizarla para hacer análisis de ciclo de vida adaptados a casos más concretos.

Te recomiendo que la visites, en cualquier caso en estas dos noticias lo que nos planteábamos era si es mejor producir electricidad o biocombustibles y tanto desde el punto de vista de consumo de energía como de agua aparentemente es mucho más rentable producir electricidad ya que en este caso se utiliza prácticamente toda la planta

Un saludo

Mª Jesús

Mª Jesús:

En relación a los ciclos de vida, siempre será mejor usar fuentes de carbono asimiladas recientemente, que entraría dentro del ciclo natural y no usarlo de aquel que fue almacenado hace cientos de años en forma fósil. No por la emisión de dióxido de carbono a la atmosfera (me considero uno de los llamados "negacionistas"), sino por el uso de un tipo de energía renovable; siempre y cuando las cosas se hagan bien, claro está. No se puede montar una planta de biomasa y talar un bosque de turba en Indonesia para ello.

Sobre los artículos que me has recomendado, ya los leí en su momento desde tu blog y debo decirte que parece que explican de una manera clara la ventaja que tiene la transformación a electricidad. Sólo dos apuntes.

Hay que tener en cuenta que el transporte de electricidad es muy deficiente, por lo que esta transformación tendría mucho sentido en el caso de producción aislada.

Hay que esperar a que se desarrollen los denominados biocarburantes de segunda generación y valorar sus ciclos de vida en función de las materias primas que se usen, ya que no competirán con el sector alimentario y podrán ser cultivados en tierras de retirada o incluso en deshuso. Además hay que sumar la posibilidad de usar microalgas que eliminarían CO2 atmosférico y que están consideradas una fuente de biomasa.

Un saludo

Fernando

Interesante el blog. Sólo tengo como comentario que no hay que desviar la atención confundir la huella hídrica que analiza el artículo que se discute con las emisiones de CO2eq.

saludos

toda emision de control de CO2 en la actualidad en disminuir su emanasion a la atmosfera mediante utilizacion de energia renovables es importante ante el cambio climatico principalmente en paises donde hasta la fecha se usa vertederos a cielo abierto con gran cantidad de emanasion de gases de metano y el alto grado de vectores contaminantes que afectan la salkud de la poblaciòn u otros paises que todavia piensan en quemar la basura para obtener energia y residuos con alto grado de contaminantes en brasil se ha construido la primera planta de biomasa generadora de energia es necesario imitar la idea a nivel de paises latinos sabiendo que en sudamerica mantenemos los niveles mas bajos de gases efecto invernadero comparado con europa y estados unidos pensando en el futuro toda alternativa que menos contamine es solucion futura atte. angel chiclayo-peru

Interesante artículo, en la línea de todo lo publicado, defendido y difundido por David Pimentel. De hecho los autores del artículo agradecen los comentarios de este autor.

Si bien hay otros puntos de vista, tal vez menos científicos pero sí más sociales y "más humanos", los científicos también lo son.

Estos puntos de vista nacen de la planificación energética y pueden ser dos:

1. Independencia y aseguramiento de un vector energético en motores térmicos. Por ejemplo: ¿con electricidad pueden volar los aviones comerciales?

2. La electricidad se puede obtener con energía nuclear, de fusión en un futuro más o menos lejano; también con otros métodos y tecnologías renovables. Pero ¿las baterías de los vehículos eléctricos de dónde se obtienen? ¿Hay suficiente litio en el mundo para estas baterías? ¿Si no son de litio, de qué son? ¿Cuál es la eficiencia energética de transportar en el coche esas baterías, pesadas o no tan pesadas? ¿Cómo se reciclan y cuánto cuesta su reciclaje? ¿Qué hay de los campos magnéticos creados por un motor eléctrico en marcha, la física dice que una carga eléctrica en movimiento crea una fuerza electromagnética, qué hay de esto? … En definitiva, el motor térmico, con todos sus problemas parece que tiene algunas ventajas. Conclusión: en el sector transporte no parece claro que lo mejor sea la electricidad al 100%. Vale para el metro, estupenda solución. Vale para el AVE, estupenda solución. Pero para llegar a las montañas de los Andes no vamos a poner un AVE ¿O sí? O vamos a llenar el mundo de railes.

Apreciada María Jesús: Ya te hice estas precisiones en otro blog parecido a éste, que no has debido leer y al que sigo esperando tus contestaciones. Era en el anterior (Ciclo de vida de la biomasa I).

Espero tus respuestas.

Enhorabuena y gracias. Fenomenal tu trabajo.

colza ciclo de agua

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