La biomasa o biomaterial es la masa total de organismos vegetales y animales presentes en una biogeocenosis de cierto tamaño o nivel.
La biomasa de la Tierra es de 2420 mil millones de toneladas [1] . Los seres humanos proporcionan alrededor de 350 millones de toneladas de biomasa en peso vivo, o alrededor de 100 millones de toneladas en términos de biomasa seca, una cantidad insignificante en comparación con la biomasa total de la Tierra.
Organismos de la parte continental
Organismos oceánicos
organismos subterráneos
Por lo tanto, la mayor parte de la biomasa de la Tierra se concentra en los bosques de la Tierra. En la tierra predomina la masa de plantas, y en los océanos y bajo la superficie de la tierra, la masa de animales y microorganismos. Sin embargo, la tasa de crecimiento de la biomasa es mucho mayor en los océanos.
Si consideramos el aumento de biomasa a la masa ya existente, se obtienen los siguientes indicadores:
La división intensiva de las células microscópicas de fitoplancton, su rápido crecimiento y su corta duración contribuyen a la rápida renovación de la fitomasa oceánica, que ocurre en promedio en 1 a 3 días, mientras que la renovación completa de la vegetación terrestre lleva 50 años o más. Por lo tanto, a pesar del pequeño tamaño de la fitomasa oceánica, la producción total anual formada por ella es comparable a la producción de las plantas terrestres. El escaso peso de las plantas de los océanos se debe a que son devoradas por animales y microorganismos en pocos días, pero también se reponen en pocos días.
Alrededor de 150 mil millones de toneladas de materia orgánica seca se forman anualmente en la biosfera durante la fotosíntesis. En la parte continental de la biosfera, los más productivos son las estepas y los espacios cercanos al agua, así como los bosques templados lluviosos y subtropicales, en la parte oceánica, los estuarios (desembocaduras de los ríos que se expanden hacia el mar) y los bosques de algas, así como zonas de ascenso de aguas profundas - afloramiento. La baja productividad de las plantas es característica del océano abierto, los desiertos y los bosques ecuatoriales.
La biomasa es la sexta fuente de energía planetaria más abundante disponible en la actualidad, después del esquisto bituminoso , el uranio , el carbón , el petróleo y el gas natural . Aproximadamente la masa biológica total de la tierra se estima en 2,4⋅10 12 toneladas.
La biomasa es la quinta fuente de energía renovable más productiva después de la energía solar directa , eólica , hidráulica y geotérmica . Cada año, se forman en la tierra alrededor de 170 mil millones de toneladas de masa biológica primaria y se destruye aproximadamente el mismo volumen.
La biomasa es el mayor recurso renovable en términos de uso en la economía mundial (más de 500 millones de toneladas de combustible de referencia al año)
La biomasa se utiliza para producir calor , electricidad , biocombustibles , biogás ( metano , hidrógeno ).
La mayor parte de la biomasa combustible (hasta un 80 %), principalmente madera, se utiliza para calentar y cocinar en los hogares de los países en desarrollo.
En 2002, la industria eléctrica estadounidense instaló 9.733 MW de capacidad de generación de biomasa. De estos, 5886 MW trabajaron en residuos forestales y agrícolas, 3308 MW trabajaron en residuos sólidos urbanos, 539 MW en otras fuentes.
En 2003, el 4% de toda la energía en los EE. UU. se produjo a partir de biomasa.
En 2004, se generó electricidad en todo el mundo a partir de centrales eléctricas de biomasa con una capacidad total de 35.000 MW.
Los países europeos están experimentando actualmente con bosques energéticos en crecimiento para la producción de biomasa. En grandes plantaciones se cultivan árboles de rápido crecimiento: chopos , acacias , eucaliptos y otros. Se probaron unas 20 especies de plantas. Las plantaciones se pueden combinar cuando se cultivan otros cultivos entre hileras de árboles, por ejemplo, el álamo se combina con la cebada . El período de rotación del bosque energético es de 6-7 años.
La biomasa se piroliza para producir biocombustibles líquidos , metano e hidrógeno . Es posible utilizar diversas materias primas: residuos de madera, paja , cascarilla de maíz, etc. De la paja de trigo se obtiene hasta el 58% de los biocombustibles, el 18% del carbón y el 24% de los gases.
El uso de pellets de combustible está muy extendido : combustible sólido procedente de los desechos de las industrias maderera y agrícola.
A partir de semillas oleaginosas , se producen diversos combustibles diésel ( biodiésel ) por esterificación del aceite vegetal extraído . Se están realizando investigaciones sobre el cultivo de plantaciones de algas oleaginosas altamente productivas.
Por fermentación de productos que contienen azúcar y almidón ( cereales , patatas , remolacha azucarera ), y con hidrólisis preliminar en el caso de utilizar materiales vegetales que contienen celulosa ( madera , paja , residuos vegetales), se obtiene etanol ( bioetanol ). El etanol se usa como combustible para motores en su forma pura y mezclado con gasolinas, se usa para producir etil tert-butil éter , un combustible de calidad para motores de gasolina, que es en parte un biocombustible, a diferencia del metil tert-butil éter .
A partir de 1 kilogramo de biomasa se pueden obtener unos 2,5 m 3 de gas generador, cuyos principales componentes combustibles son el monóxido de carbono (CO) y el hidrógeno (H 2 ). Dependiendo del método de llevar a cabo el proceso de gasificación y la materia prima, es posible obtener gas pobre en calorías (muy lastrado) o medio en calorías.
El biogás se obtiene del estiércol animal por fermentación de metano . El biogás consiste en 55-75% de metano y 25-45% de CO 2 . De una tonelada de estiércol de ganado (en materia seca) se obtienen 250-350 metros cúbicos de biogás. El líder mundial en número de plantas de biogás en funcionamiento es China .
El gas de vertedero es una de las variedades de biogás. Obtenido en vertederos a partir de residuos domésticos municipales. En los Estados Unidos en 2002, estaban en funcionamiento 350 plantas de gas de vertedero, en Europa , 750, en total en el mundo, 1152, la cantidad total de energía producida fue de 3929 MW, el volumen de desechos procesados fue de 4548 millones de toneladas.
Rusia acumula anualmente hasta 300 millones de toneladas de equivalente seco de residuos orgánicos: 250 millones de toneladas en producción agrícola, 50 millones de toneladas en forma de residuos domésticos .
Los Estados Unidos en tierra libre pueden cultivar anualmente 1.300 millones de toneladas de biomasa ( Switchgrass - variedades de mijo ). A partir de esta biomasa es posible obtener biocombustibles en la cantidad equivalente a 4,5 millones de barriles de petróleo por día.
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