Aprovechamiento de la biomasa residual como fuente de energía renovable en Colombia: escenario de gasificación potencial

Autores/as

  • Claudia Patricia Pérez Rodríguez Grupo Poscosecha de Productos Agrícolas, departamento de Ingeniería Civil y Agrícola, Universidad Nacional de Colombia
  • Luis Alberto Ríos Grupo Procesos Químicos Industriales, departamento de Ingeniería Química, Universidad de Antioquia
  • Carmen Sofía Duarte González Grupo Poscosecha de Productos Agrícolas, departamento de Ingeniería Civil y Agrícola, Universidad Nacional de Colombia
  • Andrés Montaña Grupo Poscosecha de Productos Agrícolas, departamento de Ingeniería Civil y Agrícola, Universidad Nacional de Colombia
  • Catalina García Marroquín Grupo Poscosecha de Productos Agrícolas, Departamento de Ingeniería Civil y Agrícola, Universidad Nacional de Colombia

Palabras clave:

Biomasa, Potencial, Energía renovable, Gasificación

Resumen

Actualmente, el desarrollo de formas nuevas o más eficientes de producir bioenergía ha hecho que los gobiernos de todo el mundo asuman compromisos. Estos compromisos se convierten, a escala nacional, en políticas y estrategias gubernamentales que pretenden descarbonizar la matriz energética de cada paí s. El primer paso para un desarrollo eficiente es la cuantificación y la caracterización del potencial energético de la biomasa disponible. Bajo este marco, este estudio establece el potencial energético de la biomasa residual producida por los procesos agrícolas, agroindustriales y forestales en Colombia, siendo la gasificación la tecnología de transformación seleccionada. Para ello, se analizaron datos de fuentes primarias y secundarias. Posteriormente, se priorizaron algunas biomasas en función de su disponibilidad y propiedades fisicoquímicas. Luego, se estimó el potencial energético teórico de la biomasa total producida en estos sectores productivos, utilizando sus propiedades fisicoquímicas. Se estimó el potencial técnico de bioenergía del país (204,8-235,3 PJ), considerando el nivel actual de biomasa no utilizada y evaluando los requisitos logísticos y de acondicionamiento del proceso de gasificación, teniendo en cuenta los picos y valles de producción en el país. Por lo tanto, si toda la biomasa se procesara en una planta de gasificación (22,2-24,0 % de eficiencia), como se propone en este estudio, entonces la capacidad instalada (si el factor de uso de la planta fuera de 85 %) oscilaría entre 1.696,7-2.111,3 MW. Los resultados de la presente investigación fueron validados por representantes de gremios, empresas y entidades gubernamentales.

Referencias bibliográficas

Quaschning, V. Renewable Energy and Climate Change; John Wiley & Sons, Ltd.: Hoboken, NJ, USA, 2019.

UN. The 2030 Agenda and the Sustainable Development Goals an Opportunity for Latin America and the Caribbean Thank You for Your Interest in This ECLAC Publication; UN: San Francisco, CA, USA, 2018; ISBN 9789211220117.

Liu, Z.; Saydaliev, H.; Lan, J.; Ali, S.; Anser, M. Assessing the Effectiveness of Biomass Energy in Mitigating CO2 Emissions: Evidence from Top-10 Biomass Energy Consumer Countries. Renew. Energy 2022, 191, 842-851. [CrossRef]

IEA. World Energy Balances. Disponible en línea: 1486495650 (consultado el 8 de agosto de 2002).

Pelkmans, L. IEA Bioenergy Countries’ Report-Update 2018: Bioenergy Policies and Status of Implementation; IEA: París, Francia, 2018.

Albashabsheh, N.T.; Heier Stamm, J.L. Optimization of Lignocellulosic Biomass-to-Biofuel Supply Chains with Mobile Pelleting. Transp. Res. Part E Logist. Transp. Rev. 2019, 122, 545-562. [CrossRef]

Calero, D.; Chambi, C.; Majano, A. M.; Ubico, D.; Zevallos, P. Hacia un Desarrollo Resiliente y Bajo en Emisiones en Latinoamérica y el Caribe-Reporte LEDSenLAC 2019; Libélula: Toronto, ON, Canadá, 2019; ISBN 978-612-47127-1-5.

Toklu, E. Biomass Energy Potential and Utilization in Turkey. Renew. Energy 2017, 107, 235-244. [CrossRef]

Bilandzija, N.; Voca, N.; Jelcic, B.; Jurisic, V.; Matin, A.; Grubor, M.; Kricka, T. Evaluation of Croatian Agricultural Solid Biomass Energy Potential. Renew. Sustain. Energy Rev. 2018, 93, 225-230. [CrossRef]

Suzuki, K.; Tsuji, N.; Shirai, Y.; Hassan, M. A.; Osaki, M. Evaluation of Biomass Energy Potential towards Achieving Sustainability in Biomass Energy Utilization in Sabah, Malaysia. Biomass Bioenergy 2017, 97, 149-154. [CrossRef]

Ferreira, L. R. A.; Otto, R. B.; Silva, F. P.; De Souza, S. N. M.; De Souza, S. S.; Ando Junior, O. H. Review of the Energy Potential of the Residual Biomass for the Distributed Generation in Brazil. Renew. Sustain. Energy Rev. 2018, 94, 440-455. [CrossRef]

DANE. Encuesta Nacional Agropecuaria 2019; DANE: Maple Grove, MN, USA, 2020.

Escalante, H.; Orduz, J.; Zapata, H.; Cardona, M.; Duarte, M. Atlas del potencial energético de la biomasa residual en Colombia. Reporte preparado para la Unidad de Planeación Minero Energética (UPME) y el Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales

de Colombia; la Unidad de Planeación Minero Energética (UPME): Bogotá, Colombia, 2011; ISBN 9789588504599.

Gutiérrez, A. S.; Eras, J. J. C.; Hens, L.; Vandecasteele, C. The Energy Potential of Agriculture, Agroindustrial, Livestock, and Slaughterhouse Biomass Wastes through Direct Combustion and Anaerobic Digestion. The Case of Colombia. J. Clean. Prod. 2020, 269, 122317. [CrossRef]

González-Salazar, M. A.; Morini, M.; Pinelli, M.; Spina, P. R.; Venturini, M.; Finkenrath, M.; Poganietz, W. R. Methodology for Estimating Biomass Energy Potential and Its Application to Colombia. Appl. Energy 2014, 136, 781-796. [CrossRef]

Unidad de Planeación Minero Energética UPME. Actualización y revisión de los balances energéticos nacionales de Colombia 1975-2009 Informe Final; UPME: Bogotá, Colombia, 2011; Volumen 3.

UPME, UNAL Estimación del potencial de conversión a biogás de la biomasa en Colombia y su aprovechamiento; UPME: Bogotá, Colombia, 2018.

UPME. Unidad de Planeación Minero Energética Plan Energético Nacional 2020-2050; UPME: Bogotá, Colombia, 2015.

UPME Balance Energético Colombiano-BECO. Demanda y eficiencia energética. Recuperado de https://www1.upme.gov.co/DemandayEficiencia/Paginas/BECOEnergetico.aspx (consultado el 12 de agosto de 2022).

Bain, R. L.; Broer, K. Gasification; Academic Press: Cambridge, MA, USA, 2011; ISBN 9780470721117.

Sikarwar, V. S.; Zhao, M. Biomass Gasification; Elsevier: Ámsterdam, Países Bajos, 2017; Volumen 3, ISBN 9780128046777.

IDEA. Biomasa: Gasificación; IDAE: Madrid, España, 2007; ISBN 978-84-96680-20-3.

de Oliveira, J. L.; da Silva, J. N.; Martins, M. A.; Pereira, E. G.; da Conceição Trindade Bezerra e Oliveira, M. Gasification of Waste from Coffee and Eucalyptus Production as an Alternative Source of Bioenergy in Brazil. Sustain. Energy Technol. Assess. 2018, 27, 159-166. [CrossRef]

Tascón, C. E. O.; Uribe, J. R. S.; Valencia, N. R. Evaluación de un gasificador de flujo descendente utilizando astillas de madera de café. Cenicafé 2017, 68, 61-75.

Martínez, I.; Callén, M. S.; Grasa, G.; López, J. M.; Murillo, R. Sorption-Enhanced Gasification (SEG) of Agroforestry Residues: Influence of Feedstock and Main Operating Variables on Product Gas Quality. Fuel Process. Technol. 2022, 226, 107074. [CrossRef]

Cataño, J. B.; Contreras-Rodríguez, S. M.; Malambo-Duarte, N.; Cárdenas, A. M.; Ocampo, R.; Perdomo, D. R.; Rojas, J. Plan de Prevención, Manejo y Control de las Especies de Retamo Espinoso (Ulex europaeus) y Retamo Liso (Genista monspessulana) En la Jurisdicción CAR; CAR, Ed.; CAR: Bogotá, Colombia, 2019; ISBN 9789585480230.

Rojas, D. Estudio de las Características del retamo espinoso (Ulex europaeus) localizado en los cerros orientales de la ciudad de Bogotá para su aprovechamiento como medida de minimización del impacto ambiental causado por su presencia; Universidad Nacional Abierta y a Distancia: Bogotá, Colombia, 2020; Volumen 53.

Goyes, M. F. M.; Rubio, J.; Ocampo, R.; Cataño, J. I. B. Catálogo de especies invasoras del territorio CAR; Pontificia Universidad Javeriana, Corporación Autónoma Regional de Cundinamarca-CAR: Bogotá, Colombia, 2015.

Fedemaderas. Boletín Estadístico 2020; Fedemaderas: Bogotá, Colombia, 2020.

Lee, S. Y.; Sankaran, R.; Chew, K. W.; Tan, C. H.; Krishnamoorthy, R.; Chu, D.-T.; Show, P.-L. Waste to Bioenergy: A Review on the Recent Conversion Technologies. BMC Energy 2019, 1, 4. [CrossRef]

Clarke-Energy Synthesis Gas/Syngas. Recuperado de https://www.clarke-energy.com/applications/synthesis-gas-syngas/ (consultado el 8 de abril de 2022).

Fedepalma. Anuario Estadístico 2019; Fedepalma: Bogotá, Colombia, 2019.

García, J.; Yánez, E.; Rodríguez, N.; Núñez, J. A. G.; Loh, S. K.; Ramírez-Contreras, N. E.; Arévalo, S. A.; García-Núñez, J. A.; Van Dam, J. Subproductos de la Palma de Aceite como Materias Primas de Biomasa. Rev. Palmas 2017, 141, 149-156. [CrossRef]

García, J. A.; Yáñez, A. E. E.; Cárdenas, M. M. M. Generación y uso de biomasa en plantas de beneficio de palma de aceite en Colombia. Rev. Palmas 2010, 31, 41-48.

Asocaña. Producción 2000-2020; Asocaña: Cali, Colombia, 2020.

Fedepanela. Áreas, rendimiento y producción de caña panelera; Fedepanela: Bogotá, Colombia, 2019.

FNC; SICA. Precios área y producción de café; FNC: Seúl, Corea, 2020.

Martínez, C. L. M.; Rocha, E. P. A.; Carneiro, A. D. C. O.; Gomes, F. J. B.; Batalha, L. A. R.; Vakkilainen, E.; Cardoso, M. Characterization of Residual Biomasses from the Coffee Production Chain and Assessment the Potential for Energy Purposes. Biomass Bioenergy 2019, 120, 68- 76. [CrossRef]

Felfli, F. F.; Mesa, P. J. M.; Rocha, J. D.; Filippetto, D.; Luengo, C. A.; Pippo, W. A. Biomass Briquetting and its Perspectives in Brazil. Biomass Bioenergy 2011, 35, 236-242. [CrossRef]

Zhang, Y.; Wang, Q.; Li, B.; Li, H.; Zhao, W. Is There a General Relationship between the Exergy and HHV for Rice Residues? Renew. Energy 2018, 117, 37-45. [CrossRef]

MADR. AGRONET. Estadísticas Agropecuarias; MADR: Bucarest, Rumania, 2020.

Rojas, K. E.; García, M. C.; Cerón, I. X.; Ortiz, R. E.; Tarazona, M. P. Identification of Potential Maturity Indicators for Harvesting Cacao. Heliyon 2020, 6, e03416. [CrossRef]

Augura. Coyuntura Bananera 2020; Augura: Medellín, Colombia, 2020.

Mühlbauer, W.; Müller, J. Coconut. Cocos Nucifera L. En Drying Atlas, 1ra ed.; Elsevier: Amsterdam, Países Bajos; Woodhead Publishing: London, UK, 2020; pp. 143-150. [CrossRef]

AlNouss, A.; Parthasarathy, P.; Shahbaz, M.; Al-Ansari, T.; Mackey, H.; McKay, G. Techno-Economic and Sensitivity Analysis of Coconut Coir Pith-Biomass Gasification Using ASPEN PLUS. Appl. Energy 2020, 261, 114350. [CrossRef]

Núñez, J. A. G. Nuevos Conceptos para Biorrefinerías de Aceite de Palma. Palmas 2013, 34, 66-84.

de Souza Noel Simas Barbosa, L.; Hytönen, E.; Vainikka, P. Carbon Mass Balance in Sugarcane Biorefineries in Brazil for Evaluating Carbon Capture and Utilization Opportunities. Biomass Bioenergy 2017, 105, 351-363. [CrossRef]

Cardozo, E.; Erlich, C.; Alejo, L.; Fransson, T. H. Combustion of Agricultural Residues: An Experimental Study for Small-Scale Applications. Fuel 2014, 115, 778-787. [CrossRef]

Douglas Roque Lima, M.; Poliana Santos Patricio, E.; de Oliveira Barros Junior, U.; Reis de Assis, M.; Nogueira Xavier, C.; Bufalino, L.; Fernando Trugilho, P.; Ricardo Gherardi Hein, P.; de Paula Protásio, T. Logging Wastes from Sustainable Forest Management as Alternative Fuels for Thermochemical Conversion Systems in Brazilian Amazon. Biomass Bioenergy 2020, 140, 105660. [CrossRef]

Núñez-Moreno, A.; Barbieri, G.; Gordillo, G. Analysis of the Feasibility of Generating Solid Biofuel from Ulex Europaeus Plants. Rev. Fac. Ing. 2020, 29, e10454. [CrossRef]

Biswas, B.; Pandey, N.; Bisht, Y.; Singh, R.; Kumar, J.; Bhaskar, T. Pyrolysis of Agricultural Biomass Residues: Comparative Study of Corn Cob, Wheat Straw, Rice Straw, and Rice Husk. Bioresour. Technol. 2017, 237, 57-63. [CrossRef] [PubMed]

Gil, M. V.; González-Vázquez, M. P.; García, R.; Rubiera, F.; Pevida, C. Assessing the Influence of Biomass Properties on the Gasification Process Using Multivariate Data Analysis. Energy Convers. Manag. 2019, 184, 649-660. [CrossRef]

Asocaña. Más que azúcar, una fuente de energía renovable para el país-cogeneración; Asocaña: Cali, Colombia, 2017.

Cómo citar

Pérez Rodríguez , C. P., Ríos, L. A., Duarte González, C. S., Montaña, A., & García Marroquín, C. (2023). Aprovechamiento de la biomasa residual como fuente de energía renovable en Colombia: escenario de gasificación potencial. Palmas, 44(1), 65–82. Recuperado a partir de https://publicaciones.fedepalma.org/index.php/palmas/article/view/13997

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2023-03-13

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