Biocombustibles, Biomasa e Hidrógeno: PDF

BIOCOMBUSTIBLES =============== Biocombustibles: alternativa a los combustibles fósiles ------------------------------------------------------- Los biocombustibles son una opción renovable frente a los combustibles fósiles. Su combustión emite menos contaminantes y CO₂, mejorando el rendimiento de...

BIOCOMBUSTIBLES =============== Biocombustibles: alternativa a los combustibles fósiles ------------------------------------------------------- Los biocombustibles son una opción renovable frente a los combustibles fósiles. Su combustión emite menos contaminantes y CO₂, mejorando el rendimiento de calderas y reduciendo la contaminación atmosférica. Producción de biodiésel. Utilización y características. Retos tecnológicos. --------------------------------------------------------------------------- El biodiésel se obtiene de aceites vegetales o grasas animales mediante transesterificación. Se usa en motores diésel con pocas modificaciones. Sus retos incluyen la eficiencia de producción y el uso de tierras agrícolas. Tabla comparativa de emisiones del biodiésel frente al diésel fósil: ECOTEST. ----------------------------------------------------------------------------- Comparado con el diésel fósil, el biodiésel reduce emisiones de CO₂, SO₂ y material particulado, aunque puede incrementar las de NOx. Plantas de biodiésel: situación en España y en la Unión Europea. ---------------------------------------------------------------- España y la UE cuentan con diversas plantas de producción, siendo líderes en biocombustibles dentro de la transición energética. Ventajas e inconvenientes del biodiésel. Impacto medioambiental. ---------------------------------------------------------------- \*Ventajas:\* Renovable, biodegradable y menor impacto ambiental.\ \*Inconvenientes:\* Uso de tierras agrícolas, competencia con alimentos y emisiones de NOx. Sistemas de producción con bioetanol: mecanismos de transformación del recurso en energía final. ------------------------------------------------------------------------------------------------ Se produce por fermentación de biomasa rica en azúcares, transformándose en etanol, que se usa como combustible en motores de gasolina. Plantas de producción de bioetanol: situación en España y en la Unión Europea. ------------------------------------------------------------------------------ Existen varias plantas en España y la UE, con Brasil y EE.UU. como líderes mundiales en producción. Ventajas e inconvenientes del uso del bioetanol. Costes de mantenimiento. ------------------------------------------------------------------------- \*Ventajas:\* Reducción de emisiones y renovabilidad.\ \*Inconvenientes:\* Menor eficiencia energética y costos de producción elevados. Combinación con otras fuentes de energía. ----------------------------------------- Puede mezclarse con gasolina o usarse junto con otras energías renovables para reducir la dependencia de combustibles fósiles. BIOMASA ======= Origen y potencial de la energía de la biomasa. Fuentes de la biomasa. ---------------------------------------------------------------------- La biomasa proviene de materia orgánica como residuos agrícolas, forestales y desechos urbanos. Su potencial energético depende de la disponibilidad y sostenibilidad de estas fuentes. Clasificación de la biomasa: biomasa natural, biomasa residual y cultivos energéticos. -------------------------------------------------------------------------------------- \- \*Biomasa natural:\* Proviene de ecosistemas sin intervención humana.\ - \*Biomasa residual:\* Deriva de actividades agrícolas, forestales e industriales.\ - \*Cultivos energéticos:\* Plantaciones dedicadas exclusivamente a la producción de biomasa. Procesos de aprovechamiento de la energía de la biomasa. -------------------------------------------------------- Se puede utilizar mediante combustión directa, digestión anaerobia para biogás, gasificación y pirólisis para producir biocombustibles. Residuos Sólidos Urbanos. Diagramas de actuación para su eliminación: vertido controlado, incineración, reciclado y compostaje. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- La gestión de residuos urbanos incluye su disposición en vertederos controlados, incineración con recuperación de energía, reciclaje de materiales y compostaje para su aprovechamiento agrícola. Costes del uso y medidas de soporte a la biomasa. ------------------------------------------------- La biomasa puede implicar altos costos de producción y logística. Existen incentivos gubernamentales y subvenciones para fomentar su desarrollo. Ventajas e inconvenientes del uso de la biomasa. Impacto ambiental. ------------------------------------------------------------------- \*Ventajas:\* Fuente renovable, reducción de residuos y emisiones de CO₂ neutras.\ \*Inconvenientes:\* Puede requerir grandes extensiones de tierra y generar emisiones contaminantes en algunos procesos. Combinación con fuentes convencionales. --------------------------------------- Puede integrarse con combustibles fósiles en sistemas híbridos, como la cogeneración, para mejorar la eficiencia energética y reducir la dependencia del petróleo. HIDRÓGENO ========= ¿En qué consiste la hidrólisis? ------------------------------- La hidrólisis es un proceso químico en el que una molécula se divide en dos partes mediante la adición de una molécula de agua. En el caso del hidrógeno, la electrólisis del agua es un tipo de hidrólisis en la que se usa electricidad para descomponer el agua en hidrógeno y oxígeno. ¿Cuáles son los usos energéticos del hidrógeno? ----------------------------------------------- \- Generación de electricidad en pilas de combustible.\ - Combustible para vehículos de hidrógeno.\ - Producción de calor en procesos industriales.\ - Almacenamiento de energía renovable.\ - Propulsión aeroespacial. Enumera los distintos métodos de obtención del hidrógeno. --------------------------------------------------------- \- Electrólisis del agua (hidrógeno verde si se usa energía renovable).\ - Reformado de metano con vapor (hidrógeno gris o azul si se captura CO₂).\ - Gasificación de biomasa.\ - Pirólisis del metano.\ - Fotoelectrocatálisis. Funcionamiento de las pilas de combustión. ------------------------------------------ En una pila de combustible, el hidrógeno se descompone en protones y electrones en el ánodo. Los electrones viajan por un circuito externo generando electricidad, mientras que los protones atraviesan una membrana hasta el cátodo, donde reaccionan con oxígeno para formar agua como único residuo. Ventajas e inconvenientes del uso del hidrógeno. ------------------------------------------------ \*Ventajas:\*\ - No emite CO₂ si se obtiene de fuentes limpias.\ - Alta densidad energética.\ - Se puede almacenar y transportar.\ \ \*Inconvenientes:\*\ - Alto costo de producción y almacenamiento.\ - Infraestructura limitada.\ - Pérdidas energéticas en la conversión. Formas de almacenar el hidrógeno. --------------------------------- \- Gas comprimido a alta presión.\ - Líquido a temperaturas criogénicas.\ - Hidruros metálicos.\ - Almacenamiento en materiales porosos. Tipos de motores de combustión de hidrógeno y su funcionamiento. ---------------------------------------------------------------- \- Motores de combustión interna de hidrógeno: Similar a los de gasolina, pero usan hidrógeno como combustible.\ - Motores de pilas de combustible: Generan electricidad a partir de hidrógeno para alimentar un motor eléctrico. ¿Crees que el hidrógeno avanzará tecnológicamente y superará otras fuentes? Razona tu respuesta. ------------------------------------------------------------------------------------------------ El hidrógeno tiene un gran potencial, pero enfrenta desafíos como la eficiencia y la infraestructura. En sectores como la industria pesada y el transporte marítimo/aéreo, es una solución prometedora. Sin embargo, en automoción podría competir con baterías eléctricas. Ventajas e inconvenientes de las pilas de hidrógeno. ---------------------------------------------------- \*Ventajas:\*\ - Alta eficiencia.\ - Emisiones cero (solo agua).\ - Funcionamiento silencioso.\ \ \*Inconvenientes:\*\ - Costo elevado.\ - Necesidad de infraestructuras especializadas.\ - Producción aún dependiente de combustibles fósiles en muchos casos. Origen del hidrógeno. --------------------- El hidrógeno es el elemento más abundante del universo, pero en la Tierra no se encuentra en estado puro. Se obtiene a partir del agua, hidrocarburos y biomasa mediante procesos químicos o electroquímicos. ¿Cómo lo almacenamos? --------------------- El hidrógeno se puede almacenar de diferentes formas:\ - En estado gaseoso: A alta presión (300-700 bar) en tanques reforzados.\ - En estado líquido: Enfriado a temperaturas criogénicas (-253°C).\ - En hidruros metálicos: Absorbido en materiales sólidos.\ - En compuestos químicos: Como amoníaco o líquidos orgánicos. ¿Para qué lo vamos a utilizar? ------------------------------ \- Transporte: Vehículos de hidrógeno, aviones y barcos.\ - Generación de energía: En pilas de combustible para electricidad.\ - Industria: Producción de acero, fertilizantes y refinado de petróleo.\ - Almacenamiento de energía renovable: Para compensar la intermitencia de fuentes como la solar y eólica.