BIOMASA

“POTENCIAL Y BENEFICIO SOCIO-AMBIENTAL DEL USO DE MATERIALESLIGNOCELULÓSICOS GENERADOS EN PROYECTOS LINEALES” “POTENTIAL AND SOCIAL-ENVIRONMENTAL BENEFITS OF USING LIGNOCELLULOSIC MATERIALS GENERATED IN LINEAR PROJECTS” JAIRO FERNANDO NIÑO LOZANO Universidad Nacional de Colombia Facultad de Minas, Departamento-Escuela, de Geociencias y medio ambiente Medellín, Colombia 2011 1 POTENCIAL Y BENEFICIO SOCIO-AMBIENTAL DEL USO DE MATERIALES LIGNOCELULÓSICOS GENERADOS EN PROYECTOS LINEALES ESTUDIO DE LA BIOMASA PRESENTE EN EL TRAYECTO DE LA LÍNEA DE TRANSMISIÓN DE ISA, ENTRE CARMEN DE BOLÍVAR-SAN JACINTO-SAN JUAN DE NEPOMUCENO, PARQUE SFF DE LOS COLORADOS, PARA SU APROVECHAMIENTO ENERGÉTICO JAIRO FERNANDO NIÑO LOZANO Tesis presentada(o) como requisito parcial para optar al título de: Magister en Medio Ambiente y Desarrollo Directora: Ph.D., Ingeniería Química, Ángela Adriana Ruiz Colorado Línea de Investigación: Bioprocesos y producción de etanol Grupo de Investigación: ―Bioprocesos y Flujos Reactivos‖ Universidad Nacional de Colombia Facultad de Minas, Departamento-Escuela, de Geociencias y medio ambiente Medellín, Colombia 2011 2 DEDICATORIA Esta tesis está dedicada a todos los que creyeron en mi, a todos los que me han apoyado, a mis amigos y familiares y a la Universidad Nacional, que me ha proporcionado todo lo necesario para que sea un hecho. En especial se la dedico a mi padre ya fallecido, y que siempre creyó en mí. Mis agradecimientos a los docentes que me facilitaron el conocimiento, a todos los compañeros del Grupo de Investigación ―Bioprocesos y Flujos Reactivos‖, a mis amigos de ISA y a mi grupo familiar. 3 el apoyo y el ánimo que me brindó. por la paciencia y por la dirección de este trabajo. opinando. no solo por haber financiado esta investigación. también por el apoyo de los encargados de hacerle seguimiento. por los consejos. que me apoyaron y me permitieron entrar en sus vidas durante estos dos años. Al profesor Carlos Mario García. también a mis compañeros del Grupo de Investigación. acompañando en los momentos de incertidumbre y en los momentos de aciertos. Urán y Evelyn Herrera Patiño. al Ingeniero Gonzalo Gómez Rojas por sus recomendaciones. directa o indirectamente participaron varias personas leyendo. Agradezco a la Dra. Ángela Adrian Ruíz Colorado por haber confiado en mí. Álvaro Cogollo. dando ánimo. Y a la empresa ISA Interconexión Eléctrica. teniéndome paciencia.AGRADECIMIENTOS La presente Tesis es un esfuerzo en el cual. Al director científico del Jardín Botánico de Medellín. a ellas debo el trabajo que posibilitó la obtención de los resultados del balance energético. Gracias a las compañeras Laura C. corrigiendo. 4 . energía específica.RESUMEN En este estudio se evaluó energéticamente tres especies vegetales. combustión. reacciones. eficiencia eléctrica. un porcentaje de estas biomasas constituyen cantidades importantes de estos residuos en los mantenimientos del corredor de la línea. se realizó un balance y caracterización de materia y energía y se determinó la eficiencia energética de las tecnologías de gasificación. bioetanol. contenidos de lignina. referidas en otros artículos. eficiencias mecánicas y eléctricas. Gynerium sagitattum. que se presenta en la construcción de líneas de transmisión y mantenimiento. Con base en los análisis elemental. análisis próximo. Finalmente. Dadas las condiciones de operación de los equipos. departamento de Bolívar. Hura crepitans. celulosa y hemicelulosa de las especies seleccionadas. entre el municipio del Carmen de Bolívar-San Jacinto y el parque Santuario de Los Colorados en San Juan Nepomuceno. Pedilanthus tithymaloides. Adicionalmente se cotejaron las pérdidas de materia y energía que suceden en la cinética del compostaje de esta biomasa vegetal. alternativas de aprovechamiento energético. composición de gases. 5 . con una producción de energía de 0. etc. Palabras claves: Materiales lignocelulósicos. se determinó que la energía específica (kWe/kg de biomasa) y la eficiencia eléctrica de Gynerium sagitattum a partir de la gasificación (con recirculación de finos) es la mejor alternativa de aprovechamiento energético. que hacen parte de la biomasa lignocelulósica presente en las áreas de servidumbre y adyacentes a la línea de transmisión de energía de ISA. pirólisis. balances de materia y energía.74kWe/kg que corresponde a una eficiencia eléctrica del 17%. se realizó un análisis a través de matriz por dimensiones del impacto ambiental y social. Bolívar department. alternative energy use. bioethanol determined. material and energy balances. Pedilanthus tithymaloides.74 kWe/kg corresponding to 17% of electrical efficiency. which are part of the lignocellulosic biomass present in the easement and adjacent lands to the power transmission line between the ISA Carmen de Bolívar-San Jacinto-Park and Los Colorados Sanctuary in San Juan Nepomuceno. Keywords: Lignocellulosic materials. Hura crepitans. 6 . it is determined that the specific power (kW/kg of biomass) and electrical efficiency of Gynerium sagitattum from the gasification (with fine recirculation) as the best alternative energy use with 0. gasification. Material and energy losses that occur in the kinetics of composting this biomass were compared. specific energy. cellulose and hemicellulose content of the selected species. lignina.ABSTRACT This study evaluated energy in three plant species. gas composition. pyrolisis. efficiency electricity. Given the conditions of operation of the equipment. From elemental and approached analysis. mentioned in other articles. etc. Gynerium sagitattum. Finally. combustion. reactions. analysis of environmental and social impact which occurs in the transmission line construction and maintenance was performed through a dimensions matrix. a matter and energy balance and characterization was made and the energy efficiency technologies. mechanical and electrical efficiencies. ..... 32 2................. PIRÓLISIS .............................................................................. 31 2..... 15 1............................................................... 32  Temperatura ................ COMBUSTIÓN ................ 15 1................. 25 2......1.....TABLA DE CONTENIDO RESUMEN .......................................... 29 2............................................... MARCO TEÓRICO .................................................................................................1..........4........ LOS PRODUCTOS FORESTALES NO MADERABLES (PFNM) COMO POTENCIAL FUENTE RENOVABLE PARA LA GENERACIÓN DE ENERGÍA ......... COMPOSTAJE..............2............. 29 2............................................................................................................................6..................................................1.................................. Descripción del proceso ........ OTRAS ALTERNATIVAS CON LA BIOMASA VEGETAL .................................................................... TECNOLOGÍAS PARA LA GENERACIÓN DE ENERGÍA CON BIOMASA ..................7................................................................................................ 16 2..................................................................................................................... 15 1............................................ 27 2....................... 30 2.8.............. 33 7 .............6...... 14 CAPÍTULO I ............ 22 2.................................................. PRESENCIA DE HEMICELULOSAS EN LOS TEJIDOS DE LAS PLANTAS .................................7.................................2...... Tecnologías de la pirólisis ................ 15 1............... 24 2.......................... 12 Objetivo general................................................................... COGENERACIÓN DE ENERGÍA Y BIOCOMBUSTIBLES .............................. 18 2.....2....1..............2............ LA PERSPECTIVA ECOLÓGICA DE LOS PFNM ..............6.................... Aspectos físicos y químicos del compostaje ................................. 26 2................7................................................................................................................ 5 INTRODUCCIÓN ...................................................... 23 2.............................. 29 2.............................................. 14 Objetivos específicos: ............................................................................................................................ 27 2..........................9................5...... Descripción del proceso ...... 30  Pretratamiento .......5... Descripción del proceso ...........................................3.............. Descripción del proceso ........................................................................................................ 28 2......1................................................................................1................................. 32  Aireación ............. GASIFICACIÓN..................... 26 2.. ETANOL . CONTENIDOS DE FITOQUÍMICOS Y METABOLITOS SECUNDARIOS .................................... Tecnologías de combustión .............. PRODUCTOS FORESTALES NO MADERABLES (PFNM) COMO POTENCIAL ENERGÉTICO.................................................. EL USO DE LA BIOMASA VEGETAL PARA LA COMBUSTIÓN........................................9.....................................8....1..3....................... ........2........................................................................1............................ 45 5..............................4................. Humedad....... 55 6......................................... 45 5.........................................................3...........2..... 37 CAPÍTULO II ....3.2....................................................................................... Hura Crepitans (Tronador) ................................. BIORREFINERÍAS DE DIFERENTES BIOMASAS: (RESIDUOS DE MAÍZ.................... 54 6............... 54 6.................................................1..................................................... 51 6...... Análisis económico de una biorrefineria de etanol y furfural a través del modelo GAMS................................................................ HIERBAS.......................................................2......2.................................................................................................. PLANTAS CAM Y C-4 .. ANTECEDENTES ...... 47 5............................................................................. Escenario base: .................................................................................................................................2.......................... 53 6...............2................ CULTIVOS ENERGÉTICOS... 35 3............................. 48 CAPÍTULO III ......... Métodos de análisis de contenido bromatológico .................................... Resultados de los rendimientos de biomasa ...........................3...... 46 5.................................1.......... 41 4....................................................... LA BIOMASA LIGNOCELULÓSICA Y LOS CULTIVOS ENERGÉTICOS EN COLOMBIA ......... 57 8 ......................................................................... 34  Relación C/N.. ANÁLISIS PARA CARACTERIZAR LAS BIOMASAS ........................................ MADERA DE ÁLAMO E HÍBRIDOS DE ÁLAMO)................................. 54 6............ RESULTADOS DE LA SELECCIÓN DE ESPECIES ........ Método de análisis de contenido de azúcares reductores .... ANÁLISIS DE CONTENIDO DE AZÚCARES REDUCTORES DE LAS BIOMASAS SELECCIONADAS .... CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE LAS ESPECIES VEGETALES OBJETO DEL ESTUDIO ... METABOLISMO ÁCIDO DE LAS CRASULÁCEAS ........... 51 6...................................1....1..................... MISCANTHUS GIGANTEUS Y PANICUM VIRGATUM ..3.................. 35 3...... 56 6...... Evolución .............. .......................1............ 38 4................................................. 51 6............................. 38 4......................2............................................1...................................................................................................................... 35  Energía liberada...............................................................................................1. 53 6..... 39 4.......................2...................................................................... Avances en biorrefinerías ..................................... METODOLOGÍA .......2..................................... Gynerium Sagitattum (Caña Flecha) ....2......................................................................3................... PASTOS.................. 34  pH ..............................................1.. 43 5................................................ ...................... 38 4.. Pedilanthus Tytimaloides (Gallito..................................1....... 38 4...3.................................................... OPTIMIZACIÓN EN EL APROVECHAMIENTO DE LA BIOMASA ............................................ Tymorrial) ........... ................ DETERMINACIÓN DE LA CANTIDAD DE BIOMASA PARA LA SATISFACCIÓN DE UNA DEMANDA FIJA DE ENERGÍA DE UN HABITANTE DE UNA ZONA NO INTERCONECTADA A LA RED ELÉCTRICA NACIONAL.... CONTENIDOS BROMATOLÓGICOS DE Gynerium Sagitatum ........ Cálculos de la eficiencia energética de Gynerium sagitatum ............................3........................... Contenidos bromatológicos de Hura crepitans .............................3...... .7...1......... 61 6.....................8... EVALUACIÓN COMPARATIVA DE LAS TRES ESPECIES EN LA EFICIENCIA................................ 70 7............ 70 7........... 61 6................................. 62 6..............9..... 78 7....3.7............... SAN JACINTO Y SAN JUAN NEPOMUCENO-PARQUE SFF LOS COLORADOS .....1..... 71 7................6...... 79 9....... Eficiencia energética de Hura crepitans....... Eficiencia energética de Pedilanthus tithymaloides a través de procesos termoquímicos . 82 9 ........................ 79 8... CONSIDERACIONES GENERALES ............2..... Aprovechamiento material a través del compostaje de Gynerium sagitatum .. 81 10....... 58 6...... CONCLUSIONES OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1 Y 2 ...... ......2....... BIBLIOGRAFIA ........ PRINCIPALES IMPACTOS DETECTADOS EN EL CORREDOR DE LA SERVIDUMBRE CARMEN DE BOLÍVAR..................................................................................................... 68 6.2..6..........................1....................5........ 64 6......................5.......3.............7...................... RECOMENDACIONES A LOS OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1 Y 2 ..... 69 7.........1...................... Aprovechamiento material a través del compostaje de Pedilanthus tytimaloides .............................................. Eficiencia energética del bioetanol a partir de Hura crepitans ....................... 65 6....... 63 6.. Eficiencia energética del bioetanol de Gynerium sagitatum .........6...............2.............. 58 6............................. CONCLUSIONES AL ESTUDIO DE IMPACTOS AMBIENTALES .........................6............. Resultados del aprovechamiento material a través del compostaje de Hura crepitans.. 66 6.......5. CONTENIDOS BROMATOLÓGICOS DE PEDILANTHUS TYTIMALOIDES .....................4....................... ANÁLISIS DE LOS IMPACTOS AMBIENTALES .................6........... RECOMENDACIONES PARA MITIGAR LOS IMPACTOS AMBIENTALES.....7............. 59 6..... Eficiencia energética del bioetanol de Pedilanthus tithymaloides ............. 57 6...................5....... 66 6.................................... ................... Diagrama de pretratamientos.... Fuente: Shädel et al....... vol....... Fuente Huang........ Total de concentraciones de hemicelulosa.............. 1998....... ....... Proceso de pirólisis . Fuente Huang J.... MO......... Wei.. 20 Figura 2 ...... 44 10 .. p.. 41 Figura 15............ 28 Figura 6........ Cornell Composting. 33.. L....................................... and W........ The Handbook of Biomass Combustion and Co-firing.......... Proceso de gasificación ............. 2010.. 2008. 41 Figura 14........................................... 40 Figura 12................................ Valor presente neto (VPN) de una planta de etanol a partir de biomasa lignocelulósica frente a los costos de transporte en el Condado de Carroll.................... Las fracciones de monosacáridos de hemicelulosas de diferentes tejidos de cuatro órdenes funcionales de plantas..... El contenido de celulosa y lignina en diferentes tejidos de cuatro grupos funcionales de plantas...... Fuente Huang........ 39 Figura 11.. 2001).. Costo del transporte en función del tamaño de la planta y la disponibilidad de residuos de maíz. 2009.................. 2009 ............ Loo........... 255-266 . C.... Fuente Huang........ 2009 .... pp...........D....... 33 Figura 10...180) .............. Estimación del valor presente neto de una planta de producción de etanol que utiliza lignocelulosa como materia prima en el Condado de Carroll......... 2008.......................... 26 Figura 5................ 21 Figura 3.... 1998....LISTA DE FIGURAS Figura 1................................ ............... ........ 2002............................ Koppejan.... Fuente Huang J............O.............................. "Process engineering evaluation of ethanol production from wood through bioprocessing and chemical catalysis.. 31 Figura 8............................................. 29 Figura 7................ Batchelor................... Igathinathane.......... ... .................................. Fuente: Shädel et al............ 44 Figura 16............. 40 Figura 13.................. Diagrama de flujo del Ciclo Rankine (S..... .............. Efecto de las diferentes especies en el tamaño de la planta de producción de etanol..... Diagrama del proceso de producción de etanol general ................... Efecto de la disponibilidad de la materia prima en el tamaño de la planta y en los costos de producción de etanol............. 2010..... (L................................ 2009 .. Cambios de temperatura durante el proceso de compostaje.......................... (The Science and Engineering of Composting... 21 Figura 4.... Efecto de las diferentes especies de biomasa en la mayor generación de energía....... Pordesimo........................... Efecto de la biomasa en los costos de producción del etanol. 2010..................... 31 Figura 9..." Biomass and Bioenergy. and J..................... Fuente: Shädel et al... ................ ...... .......... Balance energético de bioetanol de Gynerium sagitatum ......... Tecnologías y productos de la pirólisis . Rendimiento en g/ha-1 de M................................ 72 11 ....... 65 Tabla 28.... 28 Tabla 5............... Contenidos de holocelulosa............ 42 Tabla 9......................... Dpto Economía agrícola.................. Pirólisis ......................................................................... Univ................................. et al................ Balance energético ....... 64 Tabla 26.................... Balance energético del bioetanol del Pedilanthus T.......... ................................. 43 Tabla 13...................................................................... Indicadores bromatológicos de Hura crepitans .......... Rutas de conversión de la biomasa en energía .......................... De Missouri Hall..... 57 Tabla 18........................................ Tejidos analizados de diferentes especies de plantas........................ et al....... 47 Tabla 14................................ 50 Tabla 16............................................... Balance de eficiencia energética de Hura crepitans ......................................... 66 Tabla 29.... 43 Tabla 10................................................................................. Balance de materia y energía del compostaje de Hura crepitans....................... Ventajas y desventajas de la gasificación ................ 65 Tabla 27......... 30 Tabla 6.. Balance de energía del proceso de compostaje .... 68 Tabla 33.......... 27 Tabla 4....................................... 61 Tabla 23...... 68 Tabla 31.. Costos biorrefineria ............. De Missouri Hall..... 58 Tabla 19.................... 43 Tabla 12....................... 1999. Dpto Economía agrícola................................................... ............ 57 Tabla 17........................ Resumen de las tecnologías de combustión.......... Gasificación ..................................... Balance energético de bioetanol de Hura crepitans ... Especies comerciales establecidas en algunas regiones de Colombia ...... 59 Tabla 21.................................................... Escenario base de la biorrefineria etanol-furfural .......LISTA DE TABLAS Tabla 1.. virgatum ........ Indicadores bromatológicos de Gynerium sagitatum ............... Composición lignocelulósica de pastos y forrajes.............................. Matriz por dimensiones del Parque SFF Los Colorados............................. 62 Tabla 24............................. 1999................................. 67 Tabla 30................................................... Azúcares reductores ............................................................... giganteus y P.. 60 Tabla 22.... 26 Tabla 3... Combustión .............................................................. Volumen estimado de materias primas lignocelulósicas anuales disponibles de fuentes seleccionadas en la OM de 1998.............................................................. 68 Tabla 32.................Ingresos de una biorrefineria de etanol-furfural ....... 43 Tabla 11............ Tomado de Kaylen M...................... Univ............................ 58 Tabla 20........ .................. lignina y otros de Pedilanthus tytimaloides ....... 19 Tabla 2................................... 34 Tabla 7 .... Composición que se supone para determinados materiales lignocelulósicos como materia prima.......... Eficiencia energética de Gynerium sagitatum.............................................................. Costos anuales .................. ..... 42 Tabla 8................... Balance de materia y energía de compostaje de Gynerium S................... Tomado de Kaylen M.................. 49 Tabla 15... Balance de materia del proceso de compostaje ............................................ 63 Tabla 25................. Relación C/N para diferentes materiales .. residuos vegetales industriales y plantaciones energéticas. 2008). 12 . no existe una cuantificación y disponibilidad real de las diferentes alternativas de biomasas llamadas de ―segunda generación‖. la atención sigue hoy enfocada en los biocombustibles llamados de ―primera generación‖. podría ser la base de una estrategia para cumplir con los objetivos de la seguridad energética y la reducción de los gases de efecto invernadero. Una combinación de sistemas dendroenergéticos.INTRODUCCIÓN Para el desarrollo de los programas de generación de energía a partir de biomasa. Importantes resultados se han obtenido de la investigación con especies de plantas herbáceas y leñosas para establecer cultivos energéticos y hoy se discuten los criterios que deben definir las llamadas ―tierras marginales‖ para el establecimiento de dichos cultivos. como parte de la estrategia de seguridad energética y de reducción de los gases de efecto invernadero (Bollen. En Colombia. ni de sus impactos ambientales. lodos de plantas de tratamiento de aguas residuales y plantaciones energéticas. a pesar que el potencial en suelos marginales es alto y que pudiera resultar generoso un listado de especies de plantas nativas para posibles plantaciones energéticas. se trabaja en su mejoramiento genético para optimizar el rendimiento de la biomasa y de esta forma aumentar la eficiencia en generación de energía (Sherrington. residuos forestales. Vale la pena mencionar como los países desarrollados. 2010). los cuales se obtienen de plantaciones agrícolas destinadas básicamente para suministrar alimentos tanto a las personas como a los animales domésticos (Potencialidades de los cultivos energéticos y residuos agrícolas en Colombia. con residuos de cosechas. 2008). residuos vegetales industriales y animales. Estos programas se han centrado en la biomasa. que energéticamente dependen de la importación del petróleo. Unidad de Planeación minero energética-UPME-. como residuos de cosecha. generados fundamentalmente por el transporte que demanda un 39% de la energía total del país (Patiño. vienen implementando importantes programas de investigación. 2010 y Heaton. para la producción de energía. 2003). En este estudio se valoran las diferentes posibilidades de aprovechamiento energético a partir de esta biomasa. es la mejor tecnológica. además de no estar cuantificados. y perdiendo la posibilidad de darles un aprovechamiento energético. genera un volumen de residuos lignocelulósicos (talas y podas de árboles y arbustos y cortes de pastos y hierbas). las cuales se analizan a través de balances de materia y energía. y el compostaje como una alternativa de aprovechamiento material. 13 . no tienen una disposición final adecuada. la ejecución de los proyectos de desarrollo lineales. Al final se concluye que la gasificación (con recirculación de finos). los cuales. Propone además una serie de tecnologías disponibles comercialmente. como el montaje de las líneas de transmisión de energía. Con base en los inventarios forestales realizados sobre las líneas de transmisión y teniendo en cuenta los parámetros anteriores. se evaluaron muestras de biomasa para la producción de energía. combustión. Este estudio reconoce cuatro alternativas de aprovechamiento energético: gasificación. y producción de etanol. El trabajo de investigación sobre las diferentes posibilidades de aprovechamiento de la biomasa lignocelulósica apenas se inicia. produciendo de esta forma impactos negativos al suelo y al aire fundamentalmente.En Colombia. adaptables y operables a baja escala. pirólisis. y se proponen lineamientos que sirvan de base para promocionar estos proyectos en cada una de las zonas en donde se implementen líneas de transmisión de energía. Se evaluaron los impactos ambientales a través del Modelo Analítico por Dimensiones (MAD). en la construcción y mantenimiento de líneas de transmisión de energía. Caracterizar y cuantificar bromatológicamente residuos lignocelulósicos generados. Determinar el impacto ambiental y social de la producción de energía limpia.OBJETIVOS Objetivo general Evaluar energéticamente residuos lignocelulósicos generados en la construcción y mantenimiento de líneas de transmisión de energía de la empresa de Interconexión Eléctrica S. 2. alternativas de producción de energía limpia de los residuos lignocelulósicos generados en la construcción y mantenimiento de líneas de transmisión de energía 3.A. ISA Objetivos específicos: 1. 14 .. Proponer. a partir del balance de materia y energía. dependiendo del tipo de las especies y las partes que se están recogiendo. cortezas y raíces. tanto a la industria como a comunidades locales.CAPÍTULO I 1. Se estima por el Centro mundial de vigilancia de la conservación del PNUMA. 2006. 2007). cañas y palos utilizados en la construcción de viviendas. PRODUCTOS FORESTALES NO MADERABLES (PFNM) COMO POTENCIAL ENERGÉTICO Los llamados Productos forestales no maderables del bosque (PFNM) se han convertido en un recurso importante para el funcionamiento de los ecosistemas forestales de las comunidades rurales. La extracción de corteza puede conducir a la muerte del individuo.  Estructuras vegetales como yemas apicales. Algunas especies son más capaces de sostener la extracción continua que otras.  Exudados como el látex. ó como materia prima para la producción de biocombustibles ó la cogeneración de energía eléctrica. tallos. En el 15 . que apoya el desarrollo sostenible de las comunidades. 1. Estos productos forestales no maderables se pueden clasificar en cuatro categorías:  Frutas.2. leñas y otros materiales utilizados para arte y muebles. así como para las generaciones presentes como para las futuras (Kant.1. Son parte del capital rural.  Tallos pequeños. Estos productos forestales son importantes en procesos que impliquen aprovechamientos de sus contenidos fitoquímicos. Los bosques tienen el potencial para satisfacer las múltiples demandas de madera y productos forestales no madereros (PFNM). resinas y el néctar de flores. pero que necesita una gestión científica a fondo para su mantenimiento a largo plazo. bulbos hojas. LA PERSPECTIVA ECOLÓGICA DE LOS PFNM La explotación de los productos forestales no maderables (PFNM) tiene un efecto diferenciado. MARCO TEÓRICO 1. y así formular estrategias de gestión. mientras que la recolección de frutos y flores pueden tener resultados negativos en la población total. que el valor total de los productos forestales no maderables comercializados a nivel internacional genera ingresos a cerca de 1000 millones de personas. semillas y nueces. 2010). algunas especies se empobrecerán genéticamente más que otras. la evaluación económica de los bosques se ha visto obstaculizado por la falta de investigación básica y del análisis de sus productos forestales no madereros.3. LOS PRODUCTOS FORESTALES NO MADERABLES (PFNM) COMO POTENCIAL FUENTE RENOVABLE PARA LA GENERACIÓN DE ENERGÍA Las políticas recientes sobre energías alternas limpias ha ampliado la demanda de materias primas renovables para la producción de biocombustibles y la cogeneración de energía eléctrica. 2005). Pero. 2007. Y cuando se hace una conversión. A menos que se haga un control a las cosechas de los productos forestales no maderables (PFNM). En las regiones tropicales. ya que estos no son perecederos y tienen un valor relativamente alto por unidad de peso. el conocimiento detallado de su extracción y la ecología de las poblaciones de origen. 1. aquellas que presentan frecuentes y abundante regeneración y crecimiento rápido. como en este caso serían las plantaciones de cultivos energéticos ó las llamadas plantaciones de bosques de enriquecimiento (Ndangalasi. de garantizar su sostenibilidad y lograr así la integración de todas las actividades de extracción sostenibles (Belcher. Aceites y resinas de árboles representan una opción atractiva de extracción de los productos forestales no maderables PFNM. generando un desequilibrio en el ecosistema. en gran parte no está disponible (Kalita. En los próximos años. 2008). Ticktin. 2005). Todo este panaroma de impactos ecológicos a los sistemas forestales por la cosecha de los productos forestales no maderables (PFNM) puede ser minimizado con una gestión adecuada de los bosques. La promoción de proyectos de pequeña escala en donde las comunidades rurales puedan explotar los productos forestales no maderables (PFNM) es una eficiente forma de administrar los ecosistemas forestales. 16 . prevalecerán. el desarrollo de la infraestructura para el suministro de energías renovables no será tan rápido como la demanda de energía (Cubbage. ya que se valora más la madera. Otra alternativa es la promoción de plantaciones alternativas en áreas adyacentes a los bosques.caso de las plantas. pasa del uso forestal a uno de producción agrícola o ganadero. mayores ingresos a los propietarios forestales y cambios en las estructuras de los ecosistemas forestales (Cubbage.. y la competencia de los usuarios tradicionales de la madera. Maderas como las utilizadas para pasta de papel serán demandadas. 2010). "pastos‖ (Panicum virgatum) y de rotación corta. EISA establece que 16 billones de galones del total de la producción de bio-etanol debe ser etanol de biomasa lignocelulósica (Cubbage.UU. a su estructura. Los EE. de 1.UU. mejorando su estándar.UU. que calcula un inventario anual de la biomasa de EE. corteza. Estas metas están soportadas en el estudio llamado "mil millones de toneladas". 17 . Los cultivos perennes se han promocionado como las opciones de materia prima dominante para la producción de etanol de celulosa en los EE.3 millones de toneladas secas de biomasa lignocelulósica.  Los elementos de madera en desecho (incluidos los residuos de la tala y aserrío) ascienden a ≈ 13%. disponibles para proporcionar materia prima para el etanol celulósico y así remplazar más de un 30% de los actuales combustibles fósiles. luego los residuos de cosechas y la biomasa forestal.La madera será la materia prima de excelencia y su suministro está ligado a la utilización de residuos de esta biomasa.UU. aprobaron la Ley de Seguridad e Independencia Energética (EISA) para incentivar la producción de combustibles líquidos de biomasa renovable. como algunos híbridos (Álamo Populus especie) que equivalen a aproximadamente al 35% del total potencial anual de biomasa de EE. son:  Los cultivos perennes.UU. Esta ley busca mezclar 36 billones de galones de biocombustibles hacía el 2022. por ejemplo. El mercado de bioenergía en evolución necesitará un enfoque integral de las materias primas y así cumplir las metas de producción de bio-energía. Las tres principales categorías de biomasa técnicamente disponibles y calculadas por el "Estudio de millones de toneladas". hojas.  Residuos de maíz (tallos. la edad. 2010). el tipo. lo que aumentará su precio y presionará el desplazamiento de productos tradicionales. y tusa) es del ≈ 20% de la biomasa total de EE. Esta última es una materia prima viable que puede contribuir a un espectro de sistemas de energía. el espectro de los monosacáridos en la hemicelulosa varió entre los grupos funcionales y. entre los tejidos dentro de una planta de tipo funcional como se muestra en la Figura 1. hemicelulosa y lignina. productos químicos y materiales poliméricos. PRESENCIA DE HEMICELULOSAS EN LOS TEJIDOS DE LAS PLANTAS La biomasa leñosa y herbácea lignocelulósica es un importante recurso renovable que ofrece una atractiva alternativa ecológica al petróleo en la producción de combustibles. la co-combustión en plantas de energía. entre el 10 y el 15% de materia seca. para la producción de energía térmica y asi sustituir el gas natural (Cubbage. La hemicelulosa de la corteza y las hojas de las especies de árboles de hoja caducifolia tenía importantes cantidades de galactosa y arabinosa (15% y 25% respectivamente). como el etanol y otros bio-químicos. corteza de los árboles y raíces de las hierbas. Igualmente. para luego hacer un análisis comparativo de estos contenidos (como se muestra en la Tabla 1) (Schädel. La hemicelulosa en la albura de los árboles de hoja ancha reveló una proporción muy alta de xilosa (alrededor del 80% de todos los monosacáridos derivados de esta). que se hidroliza en xilanos. por ejemplo. Se requiere una etapa de pretratamiento para el fraccionamiento de la estructura. 2009). Tiene una estructura compuesta compleja y su utilización eficiente exige la separación de sus componentes principales. 18 . analizó el contenido de hemicelulosa de 28 plantas de 4 grupos funcionales a través del método de microextracción de Van Soest. El Instituto de Química orgánica de la Universidad de Viena. 2009). en menor medida. es mayor la concentración en la albura de los árboles de hoja ancha. 2. polímeros de celulosa. La hemicelulosa de bosques caducifolios se compone principalmente de xilano y las maderas de coníferas contienen grandes cantidades de manano (Schädel. derivados de arabinogalactanos como se muestra en la Figura 1. El estudio revela que la hemicelulosa se concentra en las plantas dependiendo del tipo de tejido. y es menor en las hojas. 2010). pero constante.. (18) hojas. La hemicelulosa de las raíces herbáceas mostró una menor proporción de galactosa (14%) pero mayor proporción de la glucosa 15%. (12) Pinus sylvestris L. indicando presencia de grupos importantes como arabinogalactanos y galacto glucomananos. hojas. (14) hojas Bromus erectus HUDS. como se muestra en la Figura 1). La xilosa mostró ser el monosacárido dominante de la hemicelulosa en los tejidos de los árboles de hoja ancha. agujas. . Silene flos-Cuculi L. hojas. (1) Carpinus betulus L. hojas. 19 . (25) hojas Urtica dioica L. y 6% de glucosa en las hojas. (20) hojas Dactylis glomerata L. (28) hojas. (7) Fagus sylvatica L. . . 1999). Arrhenaterum elatius L. hojas. xilanos. hojas. Geum urbanum L. agujas. Fucosa. . mananos y β mixta de vinculación-glucanos (Ebringerova. (22) hojas. raíces d raíces raíces raíces raíces raíces raíces raíces d d d d d d d raíces d / / / / / / / / + + + - + + c+ c+ c+ / / / / / + + + + + + + + + + + + + + + + + + / / / / / / / / / / / / / / / + + + + + + + + + + c c c c c c c corteza corteza corteza corteza corteza raíces d + + + + + + + + c c c / Fuente: Shädel et al. corteza corteza corteza corteza corteza corteza corteza corteza . . La hemicelulosa se agrupa en cuatro categorías según los principales tipos de residuos de azúcar presentes: xiloglucanos. poca manosa y una cantidad considerable de arabinosa y galactosa. (27) hojas. b b b b b b b b b b b . manosa. ramnosa y ácido glucurónico estaban presentes en pequeñas proporciones. Tejidos analizados de diferentes especies de plantas.Los monosacáridos en la hemicelulosa de coníferas se distribuyen entre xilosa. (15) hojas Avena sativa L. (Liebl. 2009 La hemicelulosa de hojas y raíz de gramíneas mostraron una alta proporción de xilosa (60%). (11) Pinus nigra Arnold. Medicago lupulina L. Ranunculus acris L. Tabla 1. (2) albura albura albura albura albura albura albura albura b Abies alba Miller (10) Larix decidua Miller (9) Picea abies L. (24) hojas. (6) Quercus petraea Matt. Salvia pratensis L. (23) hojas. (4) Fraxinus excelsior L. 30% de arabinosa y galactosa. (3) Tilia platyphyllos Scop. . . gramíneas y hierbas. . de 2. . (17) hojas Digitaria ischaemum Schreb.1% del total de hemicelulosas en todas las especies y los tejidos. . Brachypodium sylvaticum HUDS. agujas. galactosa y manosa. La gama de los monosacáridos en la hemicelulosa de los tejidos de herbáceas fue del 40% de xilosa en promedio. (13) albura albura albura albura albura b Alopecurus pratensis L. Funcionales de plantas tipo árboles de hoja ancha Las coníferas Las gramíneas Hierbas gravimétrico HPLC un tejidos analizados Especies Acer campestre L. Trifolium pratensis L. . (19) hojas. (21) hojas. agujas. Leontodon hispidus L.) (5) Sambucus nigra L. (16) hojas. arabinosa y galactosa. hojas. (26) hojas. (8) Prunus avium L. mientras que en las coníferas tuvo una mayor presencia la arabinosa. hojas. agujas. hojas. Los xilanos son los monosacáridos más abundantes de la hemicelulosa en las paredes secundarias de células de las especies maderables y plantas herbáceas. mientras que la lignina y extractivos tienen un menor grado de oxidación y un mayor poder calorífico de la combustión (Schädel. que son predominantes en paredes secundarias de células de coníferas y de leguminosas. Árboles de hoja ancha Coníferas Pastos Hierbas Ácido glucurónico Glucosa Fucosa Galactosa Ramnosa Arabinosa Manosa Raíz Hojas Raíz Hojas Corteza Albura Agujas Corteza Albura Hojas Xilosa Figura 1. Los valores son medias de al menos tres de las especies 20 . Celulosa y hemicelulosa (Juntas conocidas como holocelulosa) que se componen enteramente de unidades de azúcar. 2009). seguida del duramen (Singh. como se muestra en las figuras 2 y 3 (Schädel. tienen un contenido de poder calorífico relativamente bajo debido a su alto nivel de oxidación. presumiblemente debido a la presencia de los extractos en una cantidad más alta. refleja la baja tasa de lignificación de estos tejidos. Concentraciones de Hemicelulosa en la albura de los árboles de hoja ancha son el doble que en las hojas y las raíces de la misma planta de tipo funcional. 1999). Las fracciones de monosacáridos de hemicelulosas de diferentes tejidos de cuatro órdenes funcionales de plantas. 2009).1 Fuente: Shädel et al. En todas las especies. Glucomananos y galactomananos son los principales representantes de los mananos. 2009 Las bajas concentraciones de la celulosa y lignina en las hojas de los pastos y hierbas.. 1 Fueron medidos por HPLC en una solución ácida (1HNSO4). los componentes de la hoja contenía el mayor poder calorífico. 2009 Figura 3. 3 Fuente: Shädel et al. Total de concentraciones de hemicelulosa.. Los rombos abiertos son los valores medios de error estándar de los tejidos respectivos..Figura 2 . El punto negro son los valores de una sola de las especies. El contenido de celulosa y lignina en diferentes tejidos de cuatro grupos funcionales de plantas.2 Fuente: Shädel et al. mientras que la alta densidad la vuelve más conveniente. Los rombos abiertos son los valores medios de error estándar de los tejidos respectivos. 21 . 3 El punto negro son los valores de una sola de las especies. Un alto contenido de cenizas en una planta hace que sea menos deseable como combustible. debido a su alto contenido de energía por unidad de volumen y velocidad de combustión lenta. 2009 La densidad y el contenido de cenizas son dos parámetros importantes que afectan directamente el poder calorífico. 2 Cálculo gravimétrico tomado de la pared celular e incluye la fracción de celulosa y lignina en % de materia seca en diferentes tejidos de cuatro grupos funcionales de plantas. La hemicelulosa a menudo es olvidada en los estudios ecológicos. Por ejemplo el eucalipto. como el estrés oxidativo y nitrosativo que dañan los radicales libres. Algunas plantas vasculares tiene la peculiaridad que casi todos sus tejidos son utilizados en alguna rama de la industria. El número de fitoquímicos individuales identificados en las frutas y hortalizas se estima mayores a cinco mil (5.UU. CONTENIDOS DE FITOQUÍMICOS Y METABOLITOS SECUNDARIOS Los compuestos químicos presentes en las plantas vasculares ha sido de gran utilidad en la industria cosmética. 1999. EE. Los antioxidantes naturales se usan para la conservación de alimentos y como agentes protectores y en el tratamiento de condiciones fisiopatológicas.07 ± 0.19 KJG-1). de cuya madera se extrae la pulpa para papel. siendo desconocidos un gran porcentaje y deben ser identificados antes de que se pueda comprender plenamente los beneficios de éstos en los alimentos (Liu.19 hasta 16. mencionado por Clavijo. principalmente debido a las dificultades analíticas asociadas a la heterogeneidad química y su conocimiento se ha derivado en gran parte de la investigación del análisis estructural de la fibra en la 22 . y hoy están generando la posibilidad de una revolución en estas dos últimas al fusionarlas y lograr hacer realidad una nueva industria de alimentos que suman la nutrición y la terapia: los nutracéuticos. Los fitoquímicos incluyen metabolitos secundarios. 2008). término acuñado en 1989 por el Doctor Stephen De Felice de la Fundación para la innovación en medicina (Nueva Jersey.El valor calorífico de muestras de hojas de todas las especies eran altos (19.1. holocelulosa para la producción de bioetanol. en la farmacéutica.000).11 a 20. lo que puede atribuirse a la mayor cantidad de materiales que forman la ceniza en la corteza de los troncos. de sus hojas aceites esenciales para la farmacéutica. Un nutracéutico es una sustancia que además de ser alimento aporta beneficios médicos en la prevención y/o tratamiento de enfermedades.7 ± 0.). 2008. vitaminas.39 ± 0.89 ± 0.12 KJG-1). en la de alimentos. mientras que las muestras de corteza de los troncos produjo bajo poder calorífico (15. que pueden ser utilizados como nutracéuticos. y de sus frutos y corteza otros fitoquímicos de interés. tal como lo concluyen Singh. como los compuestos fenólicos. azúcares y ácidos grasos. 2. El Miscanthus es un cultivo lignocelulósico investigado como posible materia prima para papel. almidón y sacarosa). 2. y unos pocos estudios han investigado la importancia ecofisiológica de estos compuestos de las plantas (Schädel. para la producción de papel ha crecido en un 18. Kadam. La razón es. 200.2. geotextiles y sustratos en viveros e invernaderos (Lewandowski 2000). contra un 3. La sacarificación de la biomasa lignocelulósica de miscanthus es una fuente de azúcares mixtos para la fermentación de etanol combustible o productos químicos de bajo costo. y altos rendimientos de biomasa anual. que son generalmente quemados en su lugar. proteínas y otras sustancias. pastos y hierbas. grasas. un 75% son hidratos de carbono (celulosa. la disminución en la disponibilidad de la madera y que la composición química especial de las herbáceas y su estructura menos compacta y más porosa con tejidos más accesibles. además de hemicelulosa y lignina. su posterior 23 . la atención principal debe centrarse en el acceso eficiente a los carbohidratos.industria del papel. de Funifera hisperaloe y Miscanthus giganteus. 20% es lignina y sólo el 5% son compuestos como. 2009). 2010). como un posible cultivo energético para la producción de biocombustibles y/ó la cogeneración de energía eléctrica (Murnen. permite reducir los requerimientos de energía y el consumo de reactivos en los procesos de cocción y blanqueo. hasta 4m de altura. Miscanthus es una gramínea perenne rizomatosa. con altas tasas de fotosíntesis. energía. 2008). materiales de construcción.UU. 2005. Esto ha llevado al desarrollo de la biorrefinería. La investigación y el uso de plantas vasculares no maderables. Las investigaciones se centran hoy en la explotación de la biomasa vegetal en su totalidad. aceites. 2000).1%. que permitiría la optimización en el aprovechamiento de la biomasa (Pan. 2007). por ejemplo. Por lo tanto. de 20 a 26 toneladas de biomasa seca (bs) por hectárea (Lewandowski. Se buscan métodos para obtener otros productos. y es considerado en Europa y EE. Crece muy rápidamente.1% de las maderables (FAO. Es el caso. Torres. No compite con la alimentación humana y animal. OTRAS ALTERNATIVAS CON LA BIOMASA VEGETAL De la producción anual estimada de biomasa por biosíntesis en el mundo. debido a su vía fotosintética del tipo C4 (azúcares de 4 carbonos) y tiene una alta fijación de dióxido carbono. La lignina se puede utilizar para obtener resinas de fenol-formaldehido. 2003). 2006).conversión a los productos químicos a granel y. poliuretanos. Pero. y lo relativo al contenido de extractos. 24 . Sjöstrom. se encuentra en las paredes celulares primarias y en las capas intercelulares de plantas vasculares (Aspinall. los mecanismos y los datos cinéticos de pirólisis de la madera aún se desconocen debido a las diferentes y complejas propiedades físicas y químicas de la madera (Hagedorn. contenido de humedad. La pectina. En los tejidos herbáceos. 2007). ya que la pirólisis es siempre el primer paso en cualquier proceso de combustión o gasificación. Los residuos de ácido urónico en xilanos ha demostrado ser particularmente abundantes tanto en maderas gimnospermas y angiospermas (Aspinall. epóxidos y compuestos (González. sobre las sustancias químicas finas (Kamm. 1974). para utilizar en turbinas de gas o motores diesel. 2. Las propiedades químicas y físicas de la biomasa vegetal juegan un papel importante en la eficiencia de la mayoría de los procesos de conversión de energía. La hemicelulosa sería probablemente la principal fuente de ácidos urónicos en los tejidos leñosos que prácticamente no contienen pectina. EL USO DE LA BIOMASA VEGETAL PARA LA COMBUSTIÓN. acrilatos. Un uso especial de la lignina es para la producción de los gases de síntesis de la pirólisis (Mani. 1991. 1991). COGENERACIÓN DE ENERGÍA Y BIOCOMBUSTIBLES El calor y la energía de la madera se pueden liberar a través de la combustión directa o de la conversión termoquímica en gases y líquidos. Con el mejoramiento de la calidad de la madera se logrará mayor eficiencia en la producción de combustibles como el metanol e hidrógeno y de productos de química fina.3. El conocimiento de la cinética de la desvolatilización de la madera es fundamental. y funciona principalmente como adhesivo que une la cutícula a los tejidos subyacentes. gravedad específica. Estas propiedades incluyen la proporción de albura y duramen. 2010). un polímero que consiste principalmente de ácido poligalacturónico. García. por último. α-celulosa. 1995. el valor calorífico. 2010) y/ó gases combustibles por gasificación (Furusawa. La vainillina (un fenol) está también presente en la lignina. hemicelulosa y lignina. los ácidos urónicos se encuentran en la hemicelulosa y la pectina. que se utiliza como mejorador de suelos (Urán. Hoy en día. la biomasa es sometida a pretratamientos para obtener azúcares. TECNOLOGÍAS PARA LA GENERACIÓN DE ENERGÍA CON BIOMASA A través de rutas termoquímicas y biológicas se puede convertir la biomasa en energía (calor.La descomposición térmica realizada y verificada a través de un análisis termogravimétrico (TGA) de pequeñas muestras de dos variedades de pino y del árbol de nuez reveló dos regímenes de descomposición de la celulosa y hemicelulosa. que luego se purifica para aumentar su concentración. Si es con exceso de aire se llama combustión. si el calentamiento es en ausencia total de aire. 2. 25 . En la conversión termoquímica de la biomasa en energía se dan reacciones químicas irreversibles a altas temperaturas y en situaciones variables de oxígeno. que luego son fermentados para obtener combustibles líquidos. 2003). la influencia de las sales inorgánicas en la pirólisis de la madera se estudia con objetivos múltiples: por ejemplo. En la ruta biológica. como el etanol. y para construir un modelo que incorpore la influencia de sales inorgánicas (cenizas) en la cinética de la pirolisis (Hagedorn. como se muestra en la tabla 2. para aumentar la producción de carbón vegetal. en el proceso de compostaje no se da aprovechamiento energético. el proceso se denomina gasificación. para eliminar metales pesados contenidos en los residuos de madera. básicamente es un aprovechamiento material. 2011). si es en condiciones subestequiométricas de aire. En cambio. electricidad o combustibles). 2003). para aumentar la producción de valiosos productos de química fina.4. se llama pirólisis. el desarrollo de pirólisis analítica como un método cuantitativo para el análisis de las pastas para papel. Un pico referente de la descomposición de la lignina no se pudo observar (Hagedorn. El pico en la tasa de descomposición a temperaturas más bajas se puede asociar a la pirólisis de hemicelulosa y el pico a temperaturas más elevadas se asocia con la descomposición de la celulosa. Tabla 2. Rutas de conversión de la biomasa en energía Ruta de conversión Termoquímica Alternativa Usos principales Combustión Calor, electricidad Gasification Calor, electricidad, combustibles Pirólisis Calor, electricidad, combustibles Fermentación Combustibles Compostaje Abono orgánico Biológica Fuente: Urán et al., 2011 2.5. GASIFICACIÓN Proceso de combustión en condiciones subestequiométricas de aire, que produce CO, CO2, H y CH4, en diversas magnitudes, según la composición de la materia prima y las condiciones del proceso. La reacción de gasificación se representa por: CH1.4O0.6 0.4O2 0.7CO 0.3CO2 0.6H2 0.1H2O Donde CH1.4O0.6 es una fórmula promedio para la biomasa típica (REED, T.B. and DAS, referenciado por Urán y Herrera, 2011). 2.5.1. Descripción del proceso La planta de gasificación es un reactor que recibe aire y combustible sólido, convirtiéndolos en gas. Este gas se limpia y se enfría a una temperatura < a 50 °C, y se lleva a un motor de combustión interna, que está acoplado a un generador. El esquema de este proceso se aprecia en la figura 4. Aire Biomasa Gas CO, H2, CO2, CH4, Alquitranes, Finos Limpieza del Gas Generación de Energía Gasificador Depósito de ceniza Figura 4. Proceso de gasificación 26 Para este trabajo de investigación se utilizaron para los cálculos un reactor de lecho fijo en co-corriente por sus ventajas, las cuales se aprecian en la siguiente tabla 3. Tabla 3. Ventajas y desventajas de la gasificación Configuración Descripción Características operacionales Ventajas. Lecho fijo (downdraft) en co-corriente El aire se inyecta dentro del reactor de forma que los flujos de gas y del aire sean descendentes.      Tecnología probada, simple y de bajo costo. Hasta el 99% de los alquitranes producidos son convertidos. Gas limpio. Desventajas. Requiere una alimentación con un contenido de humedad bajo. El gas de síntesis se produce a altas temperaturas, requiriendo de un sistema secundario de recuperación de calor. Fuente: J. Rezaiyan, N.Cheremisinoff, Gasification Technologies. A Primer for Engineers and Scientist, Taylor & Francis, 2005, p. 124. 2.6. PIRÓLISIS En este proceso la biomasa se degrada térmicamente en ausencia de oxígeno a 500 °C y 800 °C, dándose tres productos, un sólido, un líquido y un gas. La proporción de cada uno de ellos depende del método de la pirólisis, de la composición de la biomasa, del tamaño de la partícula, del tiempo de residencia de los gases, de la temperatura del reactor, entre otros (Food and agriculture organization of the united nations, FAO), 1994, referenciado por Urán y Herrera, 2011). 2.6.1. Descripción del proceso La biomasa se lleva hasta la humedad y tamaño requerido y se traslada al reactor, el cual se calienta en ausencia de oxígeno. Los gases resultantes se limpian y se remueve el material particulado, char: El gas limpio pasa por una torre de enfriamiento donde se recuperan los condensables. Esta fracción líquida se lleva a una turbina de gas acoplada a un generador. La figura 5 lo ilustra. 27 Biomasa Biomasa Preparación preparada de la biomasa Nitrógeno Reactor Líquido Remoción de sólidos CHAR Gases no condensables Resuperación de fracción líquida Depósito de ceniza Figura 5. Proceso de pirólisis 2.6.2. Tecnologías de la pirólisis El proceso de la pirólisis se divide en dos grupos: baja y alta temperatura. Cuando se controla la temperatura y la velocidad de calentamiento de la biomasa, se obtienen productos diferentes. A altas temperaturas el principal producto es el gaseoso, y a bajas temperaturas lo es el aceite de alto peso molecular (Rezaiyan, 2005, referenciado por Urán y Herrera, 2011). Teniendo en cuenta lo anterior, en la tabla 4 se detallan posibles productos de pirólisis. Tabla 4. Tecnologías y productos de la pirólisis Tecnología Velocidad de calentamiento Tiempo de residencia Temperatura (°C) Productos Carbonatación muy bajo días 400 Charcoal Convencional bajo 5-30 min 600 Biocombustible, gas, sólido Fast muy alta 0.5-5 s 650 Biocombustible Flash-liquido alta <1s <650 Biocombustible Flash-gas alta <1s <650 Químicos, gas Ultra muy alta <0.5s 1000 Químicos, gas Vacío media 2-30s 400 Biocombustible Hidro-pirólisis alta <10s <500 Biocombustible Metanolpirólisis alta <10s >700 Químicos Fuente: http://www.fao.org/docrep/T4470E/t4470e0a.htm 28 2008.B. Tecnologías de combustión La tabla 5 resume algunas ventajas y desventajas de las tecnologías de la combustión.95N2 CO2 0.7.2. The Handbook of Biomass Combustion and Co-firing. El vapor que sale de la turbina pasa al condensador. agua.2.7.1. COMBUSTIÓN La combustión es la oxidación completa de un combustible.180) 2. and DAS.6 es una fórmula promedio para la biomasa típica (REED. Koppejan. La reacción global de la combustión de biomasa. 2011). p. and J. se lleva hasta vapor saturado o vapor sobrecalentado. Loo.7. 2008. Diagrama de flujo del Ciclo Rankine (S. Este condensado pasa por una unidad de bombeo donde se aumenta la presión para llevarlo a la caldera y allí se dé una nueva evaporación. 2. donde se condensa en el exterior de tubos por los que circula agua fría. que se usa para la producción de vapor y mover asi una turbina para generar energía eléctrica. 29 . El fluido de trabajo. referenciado por Urán y Herrera 2011). Vapor Sobrecalentado Generador Eléctrico kWe Gases de escape Turbina de Vapor Mezcla Agua-Vapor Caldera Aire Condensador Combustible Intercambiador de Calor Líquido Saturado Bomba Figura 6.7H2O 3. Este vapor se pasa a través de una turbina para generar energía eléctrica. De este proceso se obtiene calor. se representa por: CH1. Descripción del proceso El calor de los gases calientes generados en la combustión de la biomasa se trasfiere a un fluido de trabajo que pasa por las unidades de intercambio en la caldera. Este proceso se conoce como Ciclo Rankine y se ilustra en la figura 6. T.95N2 Donde CH1.4O0.4O0.6 1.05O2 3. o para otros procesos (Loo. referenciado por Urán y Herrera. Tabla 5. 2. ETANOL Para producir de etanol a partir de materiales lignocelulósicos existen rutas de obtención termoquímicas y biológicas. pp. 30 . tecnología que se encuentra en investigación y se espera que para el 2012 pueda ser utilizada en plantas piloto (Phillips. 2008. la cual se ha probado a escala piloto y está bien desarrollada (Kazi.154-155. Descripción del proceso A continuación se muestra un diagrama general de la producción de etanol por medio de una ruta biológica. no se consideran los procesos termoquímicos en esta aplicación. 2005).8. 2. The Handbook of Biomass Combustion and Co-firing. Koppejan. and J. 2007) Los procesos biológicos consisten en hidrólisis seguida de fermentación.8. 2011. interesa sólo plantas >30 MW th -Altos costos de operación -Baja flexibilidad en el tamaño de partícula (< 40 mm) -Pérdidas del material del lecho con la ceniza Fuente: S. 2010). Los procesos termoquímicos se basan en una etapa de gasificación y posteriormente fermentación o una reacción catalizada (Hamelinck. Resumen de las tecnologías de combustión.1. citado por Urán y Herrera. Loo. Por lo tanto. interesa sólo plantas >20 MW th -Altos costos de operación -Pérdidas del material del lecho con la ceniza -Condiciones de combustión homogéneas -Capacidad de transferencia de calor alta -Requiere poco oxígeno en exceso (1-2 Vol%) -Altos costos de inversión. Tecnología Parrilla fija Lecho fluidizado burbujeante Lecho fluidizado circulante Ventajas Desventajas -Baja inversión para plantas < 20 MW th -Bajos costos de operación -La reducción de NO x requiere una tecnología especial -Las condiciones de combustión no es homogénea como en los lechos fluidizados -Requiere un exceso de oxígeno alto (5-8 Vol%) que disminuye su eficiencia -Requiere poco oxígeno en exceso (3-4 Vol %) -Altos costos de inversión. Pordesimo. "Process engineering evaluation of ethanol production from wood through bioprocessing and chemical catalysis. tiene buenos rendimientos de producción de azúcares y según Kazi. vol.D. Batchelor. Pretratamiento Biológico Físico Explosión con vapor Agua líquida caliente Degradación con microorganismos Químico Hidrólisis ácida catalizada Alcalino Figura 8. además de separar la celulosa. and W. hemicelulosa y lignina. (L. Wei. 33. pp. está tecnología tiene el menor valor del producto (VP= el valor del producto necesario 31 . Este paso es necesario para incrementar la producción de azúcares ya que la estructura de la célula es destruida para volverla accesible a tratamientos químicos o biológicos posteriores (Hamelinck. Igathinathane. L. 2009." Biomass and Bioenergy.D. Pordesimo. 2011. químico o biológico (como se muestra en la figura 8) y es utilizado para limpiar y reducir el tamaño de la materia prima. vol. Wei. and W. pp.O. 255-266. Diagrama de pretratamientos. Igathinathane. C.O. Batchelor." Biomass and Bioenergy. "Process engineering evaluation of ethanol production from wood through bioprocessing and chemical catalysis. Diagrama del proceso de producción de etanol general (L.)  Pretratamiento El pretratamiento puede ser físico. 2010. 33. 2009. 2005) citado por Urán y Herrera. C. L.Material lignocelulósico Pretratamiento Hidrólisis Fermentación Purificación Etanol Subproductos Figura 7. 255-266 El pretratamiento de la biomasa se hace con ácido diluido y es uno de los más utilizados en la industria. relación C/N y pH (Boulter. 2011). 2. 2011. 2001). La cantidad de calor que se desprende por dichos cambios depende del contenido de humedad del material. 2011. del que se obtiene un material (compost) que sirve como mejorador de suelos (Boulter.1. La hidrólisis de la celulosa se realiza con enzimas de celulasa comerciales.para tener un valor presente neto de cero y una tasa interna de retorno del 10%) comparado con otras tecnologías. la aireación y la relación C/N (The Science and Engineering of Composting.9. El proceso de integración entre la hidrólisis y la fermentación corresponde a la sacarificación y cofermentación simultáneas (SSCF). se muestra los cambios de temperatura durante el compostaje. Sin embargo. citados por Urán y Herrera. La producción de compostaje no necesita de tecnologías (http://www. aireación. producidas por las empresas Genecor International o Novozymes Biotech y en la fermentación se utilizan las bacteria Zymomonas mobilis.9. 2. 2000. citados por Urán y Herrera. Aspectos físicos y químicos del compostaje  Temperatura Los cambios de temperatura durante el compostaje se presentan debido a la descomposición microbiana de la materia orgánica.compostadores. En la figura 9. contenido de humedad. citado por Urán y Herrera. The Science and Engineering of Composting 2001. 2011. el proceso de compostaje se afecta por características físicas y químicas como: temperatura.com/descubre-el-compostaje/que-es-el-compostaje. 32 . COMPOSTAJE El compostaje es el proceso de descomposición controlada de la materia orgánica. 2001). los patógenos presentes en el material son destruidos y los compuestos como celulosa. 2011). termofílica y de estabilización (Cook. Cornell Composting. hemicelulosa y lignina son degradados (Cook. 2001.  Aireación La aireación es un factor importante en la descomposición. agua. 2000). En ausencia de un sistema de ventilación para el material a compostar. 2011). El calor producido por la actividad metabólica de los microorganismos. 2000)]. 2011. 1986). (The Science and Engineering of Composting. 2011. En esta etapa. además se caracteriza por un incremento rápido en la temperatura hasta alcanzar 40-50ºC aproximadamente (The Science and Engineering of Composting.Temperatura (ºC) 60 50 40 30 20 10 0 Tiempo Figura 9. citado por Urán y Herrera. se debe voltear constantemente (Boulter. citado por Urán y Herrera. Por lo anterior. 2001. citado por Urán y Herrera. lo que da lugar a la maduración y/o estabilización del material (The Science and Engineering of Composting. 33 . por microorganismos mesofílicos. incrementa la temperatura del material entre 40-60ºC (etapa termofílica). citado por Urán y Herrera. se presenta la degradación de azúcares. 2011. En la descomposición aerobia se obtienen compuestos como: CO2. citado por Urán y Herrera. Luego se presenta una disminución de la temperatura y una recolonización de los microorganismos mesofílicos. 1997. calor y amoníaco (Cook. un aumento en la temperatura y en la producción de CO2 (Hellmann. el oxígeno se vuelve un factor limitante y se reduce la velocidad de degradación (Boulter. 1986). Con el fin de mejorar la aireación del material. 2001). Cambios de temperatura durante el proceso de compostaje. En el compostaje se diferencian tres etapas: fase inicial. Cook 1986). 1986). La primera fase tiene una duración entre 1 y 2 días. 2001) citados por Urán y Herrera. La relación C/N óptima para el proceso de compostaje es 30/1.  Relación C/N. hay malos olores. 30 partes de carbono por 1 parte de nitrógeno. Cornell Composting. la velocidad de descomposición y el aprovechamiento del compost (Boulter. se inhibe la actividad bacteriana. los materiales verdes y húmedos tienen gran cantidad de N y los materiales cafés y secos tienen altos contenido de C. descomposición lenta y lixiviación de los nutrientes (The Science and Engineering of Composting. Humedad El contenido de humedad óptimo para el compostaje varía entre 50-60%. En la etapa final del compostaje. Tabla 6. la relación C/N varía entre 10-15:1 (The Science and Engineering of Composting. and R. El carbono actúa como una fuente de energía. es posible hacer combinaciones de ellos para ajustar el contenido de humedad hasta un valor óptimo. aminoácidos. Cornell Composting. En general. es decir. N. Available from 34 . si el contenido de humedad es >65%. ácidos nucléicos. 2000).. Relación C/N para diferentes materiales Material C/N Hojas secas 30-80:1 Paja 40-100:1 Astillas de madera o aserrín 100-500:1 Corteza 100-130:1 Desechos de verduras 15-20:1 Hierba 15-25:1 Estiércol 5-25:1 Fuente: Dickson. 2001). Composting to Reduce the Waste Stream: A Guide to Small Scale Food and Yard Waste Composting. 1991. En la tabla 6 se muestran diferentes materiales con su respectiva relación C/N. el contenido de humedad de la mezcla es un factor crítico a tener en cuenta. mientras que el nitrógeno es un componente de proteínas. 2011. Richard. por lo tanto. enzimas y coenzimas necesarias para el crecimiento de las células. Los materiales con altos contenidos de nitrógeno son muy húmedos y los que tienen alto contenido de carbono son muy secos. si es <30%. La relación C:N es importante para el balance de nutrientes. Al combinar diferentes materiales para compostar. T. Kozlowski. 1. Cornell University. En las primeras etapas del compostaje. Esta condición favorece el crecimiento de hongos y la degradación de lignina y celulosa (The Science and Engineering of Composting. La ruta metabólica C-3 se encuentra en los organismos fotosintéticos como las cianobacterias. Una forma de calcular la producción de energía es con base en el consumo de oxígeno. A estas plantas se les llama C-3. los ácidos se acumulan y ocurre una disminución en el pH.  pH Las bacterias y los hongos se encargan de la degradación de la materia orgánica y durante este proceso. Las vías 35 . El pH óptimo para el compostaje varía entre 5. por lo cual pueden hacer mejor uso de las intensidades de luz altas y además. utilizan otros compuestos de cuatro carbonos. en su mayoría hierbas y pastizales (Quade. crecen bien en condiciones de escasez de agua. las C-4 pierden solamente de 250-400 g de agua por g de materia seca. A estas se les llaman plantas C-4 y se encuentran fundamentalmente en la zona tropical. 2007) citados por Urán y Herrera. es proporcional a la cantidad de materia orgánica degradada (Haug. Existen otras plantas.the Northeast Regional Agricultural Engineering Service.  Energía liberada La energía generada por la degradación. Ithaca.6 kJ/g O2 y 14kJ/g O2 (Ahn. 1997). 2007). NY 14853. Las plantas C-4 no presentan ningún indicio de saturación luz. La energía liberada durante el compostaje se encuentra entre 13. Estas se encuentran en cultivos de zonas templadas y se saturan con una luz de 200 – 300 J m-2 s1.9 y 2. La relación típica entre la demanda química de oxígeno y los sólidos volátiles (COD/SV) para el compostaje con estiércol varía entre 1. 2001). 152 RileyRobb Hall. que además del ciclo de síntesis de tres carbonos. 2011. 1995). Cornell Composting. se liberan ácidos orgánicos. Mientras que las plantas C-3 transpiran de 500-700 g de agua por cada g de materia seca. multiplicando por la energía liberada durante el compostaje se obtienen valores en kJ/g sólidos volátiles degradados (Ahn. 2000). PLANTAS CAM Y C-4 A través del ciclo fotosintético las plantas fijan el carbono e involucran unos intermediarios que contienen tres (3) átomos de carbono. algas verdes y en la mayoría de las plantas vasculares. 607-255-7654.5 y 8. 3.5 (Boulter. durante la cual. En ambientes de estrés hídrico permanente. En este proceso. 2002). la enzima Rubisco queda imposibilitada de que 36 . además de piruvato. las plantas cierran sus estomas para no perder agua. La vía de 4 carbonos es una serie de reacciones bioquímicas de fijación del carbono proveniente del CO2 atmosférico. ya que poseen un mecanismo de concentración de CO2 que las favorece. hay menos CO2 entrante disponible. Las plantas C-3 para fijar una molécula de O2 gastan tres moléculas de ATP y dos moléculas de NDAPH. Cada uno de estos tipos se desarrolla en climas diferentes y cada uno representa una adaptación a ese clima. como las zonas áridas. gracias a la catálisis de la enzima fosfoenolpiruvato carboxilasa. dando como producto el oxalacetato.metabólicas C-4 y CAM se encuentran solo en las plantas vasculares. Con concentraciones elevadas de CO2. Este último pasa de nuevo al mesófilo donde se transforma por medio de ATP en fosfoenolpiruvato y queda nuevamente disponible para el ciclo. aumentan las plantas C-4. El malato se transporta hacía las células de la vaina. donde se descarboxila y produce el CO2 necesario para el ciclo de Calvin. En este proceso se capta el CO2 en las células del mesófilo de la planta y reacciona con el fosfoenolpiruvato (PEP). mientras que las plantas C4 y CAM gastan para lo mismo 5 o 6. Esto hace que el mayor gasto energético para la fijación de CO 2 que existe en plantas CAM y C-4 tenga sentido. Las diferencias metabólicas y de gasto energético son debidas a una respuesta ambiental. De esta manera.5 moléculas de ATP respectivamente y dos reductoras (Sage. las plantas C-3 se ven favorecidas con respecto a las plantas C-4. ya que las C-3 requieren de menos energía para realizar la fotosíntesis. 2002). abrir sus estomas en ambientes cálidos y áridos para que circule el aire y así fijar el CO2 representaría pérdida de agua. semiáridas y ambientes epifiticos. estacional o diario. Cuando la concentración de CO 2 es baja. de ahí que utilicen mecanismos de acumulación de CO2 y así evitarlo. Para las plantas CAM y C-4. las plantas discriminan menos el carbono 13 y su concentración en los azúcares aumenta (Sage. convirtiéndose posteriormente en malato. las plantas C-4 y CAM funcionan como especialistas de gran éxito en comparación con las plantas C-3. La concentración del carbono 13 en las plantas puede indicar la presencia de períodos de sequía. la separación de las dos carboxilaciones no es espacial. produciendo nuevamente fosfoenolpiruvato. Esta vía metabólica es semejante a la C4. en la vía CAM. Estas plantas pierden de 50 a 100 g. La concentración de CO2 disminuye la probabilidad de ingreso del O2 en el sitio activo de la enzima Rubisco. sin embargo. los estomas se cierran previniendo la perdida de agua y la entrada de CO2. de la C-4 y los 500 a 700 g. Las plantas CAM resuelven el problema de perdida de agua durante la fotosíntesis al abrir sus estomas solo durante la noche cuando la temperatura es menor y la humedad del ambiente es comparativamente alta. de agua por cada g de CO2 ganado. sino temporal. 1999). METABOLISMO ÁCIDO DE LAS CRASULÁCEAS El metabolismo ácido de las crasuláceas (CAM) es un tipo de metabolismo que se encuentra en la familia de las crasuláceas. como ocurre en las plantas C-4. como las orquídeas (Hans. el CO2 no puede salir por las hojas y es reducido a carbohidratos. Aunque a las plantas CAM se les asocia a climas desérticos. Al salir el sol.reaccione con O2 en situaciones en las cuales la concentración de CO2 sea muy baja. Al estar cerrados los estomas.1. El nombre de metabolismo ácido hace referencia a la acumulación de ácidos orgánicos durante la noche por las plantas que poseen este mecanismo de fijación de carbono. se les puede encontrar también en los bosques tropicales en forma de epifitas. de la C-3. comparado con los 250 a 300 g. el cual es devuelto al ciclo tras ser fosforilado con ATP. 3. El ácido málico sale de la vacuola y se descarboxila liberando CO2 y ácido pirúvico. 37 . por lo cual se reduce considerablemente la pérdida de energía y de CO 2 a través de la fotorrespiración. ya que la cantidad de agua sobre los troncos donde se hospedan es menor a la que se encuentra en el suelo. por lo que se aumenta la eficiencia fotosintética. pero su implantación se plantea dentro de las fábricas de pulpa de celulosa (Rojas. 2006). partiendo de criterios tecnológicos y de producciones flexibles.1. y productos intermedios del proceso (Rojas. calor. 2006). en muchos países la estrategia en el desarrollo de los derivados se dirige a la obtención de productos con un mayor valor agregado. otros combustibles. representa sin duda una oportunidad para el sector forestal. un valor que se presenta en forma de productos actuales. energía y productos químicos a partir de la biomasa. Evolución Las biorrefinerías industriales han sido identificadas como el camino más prometedor para la creación de una nueva industria basada en la biomasa. la biotecnología y los procesos de obtención de nuevos materiales. 38 . hasta las basadas en la química sintética. 4. plásticos. que puede definirse como ―el uso eficiente del potencial total de la materia prima y procesos del sector forestal. que producen múltiples combustibles y productos a partir del petróleo.1. A partir de las materias primas fibrosas pueden obtenerse: químicos. que utilicen los diferentes subproductos. para la ampliación del rango de alto valor añadido de los productos (por cooperación en y entre cadenas)‖. carbón. productos químicos y energía. OPTIMIZACIÓN EN EL APROVECHAMIENTO DE LA BIOMASA Una biorrefinería es una estructura que integra procesos de conversión de biomasa y equipamiento para producir combustibles. Los temas ligados a la biorrefinería generan más valor añadido a la materia prima del sector forestal. En este contexto. 4.1. biogás. etanol. Avances en biorrefinerías La biorrefinería. El concepto de biorrefinería es análogo al de refinerías de petróleo. electricidad. El concepto de diversificación ha evolucionado desde las producciones con tecnologías simples.CAPÍTULO II 4. Fuente Huang J. PASTOS. En el estudio referido. La disponibilidad de materias primas es un factor importante a considerar en cualquier biorrefinería basada en Costo producción etanol (US$ mm) recursos renovables. 2008. se disminuye el costo de producción de etanol.2. Para cualquier programa de producción con la biomasa se debe tener información sobre la diversidad de las especies de árboles y plantas locales. Law. 39 . Las plantas vasculares es el mayor componente de la biomasa viva en la tierra y desempeñan un papel importante en el ciclo global del carbono (Olson. de su rendimiento y de los diversos usos (Ravindranath. MADERA DE ÁLAMO E HÍBRIDOS DE ÁLAMO). al aumentar la disponibilidad de más hectáreas de maíz. que para el estudio fueron una hierba y un híbrido de álamo (como se muestra en la figura 11). Tamaño de la planta (tn/bs/día) Figura 10.4. 2008). cuando se aumentan las distancias de recorrido para el transporte de la biomasa (Huang. y luego disminuye poco a poco más del 20% al 30%. seguido de la madera de álamo. 1996). Un estudio de cuatro especies de biomasa muestra que los costos de producción del etanol son los más bajos con los residuos de maíz. 2008) (como se muestra en la figura 10). BIORREFINERÍAS DE DIFERENTES BIOMASAS: (RESIDUOS DE MAÍZ. hierbas y pastizales. Efecto de la biomasa en los costos de producción del etanol. 2002)). Y es más rápido si la disponibilidad de los cultivos se incrementa del 10% al 20%. y una mezcla de hierbas en suelos donde se cultiva el álamo híbrido (Huang. Se considera también la disponibilidad de biomasa a partir de especies de crecimiento rápido. 1980. HIERBAS. como se muestra en la figura 13. Si el interés es la producción de energía. Efecto de las diferentes especies en el tamaño de la planta de producción de etanol. 2010. Figura 12.Figura 11. 40 . 2002. como se muestra en la figura 12. y la producción de etanol está en el orden siguiente: (alto) madera de álamo + residuos> residuos de álamo + maíz > híbridos de álamo + hierba> (bajo) (Huang. Fuente Huang. el orden sería así: (bajo) madera de álamo < residuos de maíz < híbrido de álamo < hierbas. Efecto de la disponibilidad de la materia prima en el tamaño de la planta y en los costos de producción de etanol. Fuente Huang J. 2008). Esto se explica por que en las hojas de las hierbas y en el híbrido de álamo hay mayor poder calórico. Se encontró que la producción de etanol aumenta linealmente con el aumento de tamaño de la planta. por lo tanto. Costo del transporte en función del tamaño de la planta y la disponibilidad de residuos de maíz. 4. El estudio analiza la relación del costo del transporte con la disponibilidad de la biomasa. y separa los costos en cuatro componentes: costo de capital. Costo transporte (US$ tn/bs) como se muestra en la figura 14. costo de operación. se reducen los costos de producción de etanol. 41 . Fuente Huang.2. 2010. El costo de operación se compone: costo de los insumos. Análisis económico de una biorrefineria de etanol y furfural a través del modelo GAMS Este modelo utiliza el proceso de hidrólisis ácida diluida (LCF). costo de materias primas y costo de transporte. Efecto de las diferentes especies de biomasa en la mayor generación de energía. la mano de obra y los gastos generales de administración. Tamaño planta (tn-bs/día) Figura 14.1. una mayor disponibilidad de residuos del cultivo de maíz en una gran área permite reducir los costos de transporte y. Fuente Huang.Figura 13. 2010. Tabla 8.El costo de la materia prima son los precios pagados a los proveedores en los puntos de suministro. El modelo GAMS funciona sobre la base del análisis marginal: la planta sigue aumentando en tamaño. Su transporte se cotiza desde los puntos de suministro hasta la planta. 79). está asociado al incremento del costo del transporte.74 25. Tomado de Kaylen M.00 25.53 Fuente: (Biomasa Conversiones Equipo.00 43. Univ. Tabla 7 . Al aumentar de tamaño la planta. pues es el utilizado para producir furfural. como se muestra en la tabla 11.Ingresos de una biorrefineria de etanol-furfural Ingresos por explotación anual de biorrefineria etanol-furfural (Modelo GAMS) Etanol (US$/galón) Furfural (US$/Tn) Residuos CO2 (US$/Tn) Biogás (US$/MBtu) celulósicos (US$/MBtu) 1. p. y la lignina es el componente con 42 . Volumen estimado de materias primas lignocelulósicas anuales disponibles de fuentes seleccionadas en la OM de 1998. y la distancia de ida y vuelta entre el punto de la oferta y la planta. Varias hipótesis son importantes en la estimación de la disponibilidad de materia prima anual. el número de toneladas. El aumento del costo marginal que haría que el beneficio neto global de la planta decaiga. el costo del transporte aumentará a un ritmo cada vez mayor debido a que las materias primas tendrán que trasladarse desde grandes distancias. se estima que el 10% del volumen anual total de los residuos de cosecha deben estar disponibles. et al.00 Tns 25. 1996.00 25. Materia prima Volumen anual (1000 Tns) Precio unitario (US$) 6492 1824 2957 7124 102 Volumen que se supone disponible en % 10 10 10 100 33 Tallos de maíz Tallos de sorgo Paja de trigo Cultivos energéticos Procesamiento primario de madera (duras) Residuos de tala 85625 33 25. y se calcula como el producto de una constante por carga de toneladas-kilómetro. que haya oportunidad de precios preferenciales y la posibilidad de contratos por el tiempo de vida útil de la planta. como se muestra en la tabla 12. De Missouri Hall. y estos parámetros definen su ubicación. Dpto Economía agrícola. 1999. siempre y cuando el ingreso marginal sea mayor que el costo marginal.25 640 1 10 2..00 El componente de LCF de mayor valor es la hemicelulosa (como se muestra en la tabla 13) . En primer lugar. 2.25 por galón no es rentable. Tomado de Kaylen M. Dpto Economía agrícola. Costos biorrefineria Costos de una biorrefineria etanol-furfural Transporte Residuos Cultivos Costo (Milla- maíz energéticos producción US$) (US$/Tn) (US$/Ha) furfural (US$/lb) 0.5 millones de galones de etanol y 323.15 43 . como se muestra en las tablas 14 y 15.8 Tabla 12. Composición que se supone para determinados materiales lignocelulósicos como materia prima. et al. De Missouri Hall.menor valor.320 0.4 207 Capacidad planta bs/día) 4.15 25 45 de 0.437 0. 4. Escenario base: Tabla 10.360 (T- Inversión inicial (MM-US$) 455.243 Una planta LCF que produce etanol a US$1.283 0.2. 1999. Univ. que. Costos anuales Costos anuales biorrefineria etanol-furfural Materia prima MM-US$ Transporte MM-US$ 36 44.366 0. Materia origen prima de Fracción de celulosa % Fracción hemicelulosa % de Fracción de lignina % Cultivos energéticos 0.079 Tabla 11. El tamaño óptimo de planta debe producir 47.380 0.000 toneladas de furfural por año. Tabla 9.170 Biomasa leñosa 0. Escenario base de la biorrefineria etanol-furfural Escenario base de biorrefineria de etanol-furfural (Modelo GAMS) VPN (años) 15 Tasa descuento (%) 15% Ingresos anuales etanol (MM-US$) Ingresos anuales furfural (MM-US$) 59. por su poder energético se utilizará como fuente de suministro de energía de la planta y no para la producción de biocombustibles y productos químicos.219 Residuos de cosecha 0..161 0. el VPN es negativo. 1998. Valor presente neto (VPN) de una planta de etanol a partir de biomasa lignocelulósica frente a los costos de transporte en el Condado de Carroll. Una planta con una capacidad de menos de 1300 toneladas/día tiene un VPN negativo. que genera de ingresos US$281 MM/año. como se muestra en la figura 16. V P N Cantidad de materia prima (tn/día) Figura 15.La viabilidad económica se asegura produciendo etanol con otros productos de mayor valor por unidad.28. MO.15 a US$0. US$207MM/año de furfural y US$59. Estimación del valor presente neto de una planta de producción de etanol que utiliza lignocelulosa como materia prima en el Condado de Carroll. Cuando el valor del transporte por tonelada y por milla sube de US$0. como se muestra en la figura 15.4 MM/año de etanol (21% de los ingresos). Etanol (gls/año) V P N Costo transporte (US$/tn/milla) Figura 16. el VPN aumenta a US$311 millones/año. 44 . 1998. El tamaño óptimo de planta recibe 4360 toneladas/día de materia prima. Con un precio de US$10 por tonelada de la materia prima. En este nuevo ejemplo de biorrefinería se corroboran varias hipótesis ya mencionadas anteriormente:  La importancia de la disponibilidad de la biomasa.  El contenido de la biomasa.  La importancia de considerar la necesidad de aprovechar los componentes de la biomasa para la elaboración de otros productos químicos, como en este caso el furfural.  La influencia del transporte de la biomasa en el rendimiento económico de la planta. 5. CULTIVOS ENERGÉTICOS 5.1. ANTECEDENTES Escasos son los estudios de investigación que indican la capacidad de la producción de energía de los cultivos energéticos y de los residuos de cosecha (tallos y hojas). Se ha demostrado que los residuos de cosecha son similares a otros lignocelulósicos en cuanto al potencial para ser utilizados como una fuente de energía a través de tratamientos termoquímicos (Skoulou, 2011). Por otro lado, Jingura, 2008, puso de relieve la necesidad de utilizar los residuos de cosecha, tanto para aumentar el equilibrio en la producción de bioenergía, como para mejorar la fertilidad del suelo y para la alimentación de animales. En Europa, la investigación de la viabilidad de los cultivos energéticos y otras biomasas para aplicar a programas de bionergía ha tomado la siguiente ruta:  Revisión de la experiencia de otros países.  Estudio de los aspectos agronómicos de los cultivos (variedades, rendimientos, selección de áreas de cultivo).  Valoración del potencial de producción de energía de los cultivos y de los residuos.  Estimación del ahorro potencial de energía por la explotación del gas de síntesis producido a partir de cultivos energéticos y residuos. Un sistema de bioenergía a partir de cultivos energéticos se divide en tres etapas:  La cosecha, el transporte, el pretratamiento y el tratamiento a gran escala.  Los insumos: fertilizantes, combustibles, agua, semillas, etc.  Las salidas: emisiones de gases de efecto invernadero, energía útil y por productos. 45 El equilibrio entre entradas y salidas es el indicador de criticidad para la sostenibilidad de los cultivos energéticos. Las condiciones para el establecimiento de los cultivos energéticos, la elección de las especies, de los híbridos, de las regiones y de la técnica de agricultura son temas a tener en cuenta para el logro de resultados satisfactorios. Para la implementación de los cultivos energéticos hay que tener en cuenta la ordenación del territorio. Cuando los cultivos energéticos se realizan distantes de los sitios en donde se producirá la energía, la logística aumenta, lo que influye en el costo de los biocombustibles. En tal situación, unidades de producciones de energía, pequeñas y descentralizadas, se constituyen en soluciones viables (Sherrington, 2010) La introducción de especies nuevas en una región puede contaminar depósitos y fuentes de agua, disminuir su caudal, competir con cultivos alimentarios y contaminar el suelo por el uso de productos químicos. Se requieren estudios que integre todas estas variables a través de un análisis de ciclo de vida (ACV) antes de su implantación (Sherrington, 2010). En Europa, ante la carencia de tierras marginales, la estrategia de energías renovables sugiere la utilización de tierras de cultivos, de pastos y algunos híbridos. El cumplimiento de las metas de esta estrategia está ligado a la seguridad y rentabilidad financiera de los cultivos. El costo de oportunidad de los cultivos energéticos perennes frente a los cultivos tradicionales es otro elemento que afecta esta estrategia. Los agricultores están familiarizados con los segundos, para los que existe un mercado desarrollado. Lo que no ha ocurrido con los precios de los cultivos energéticos como el miscanthus y el sauce híbrido. A esto se suma la dificultad de calcular los rendimientos de los cultivos energéticos, lo que no sucede con los cultivos tradicionales. (Sherrington, 2010). 5.2. MISCANTHUS GIGANTEUS Y PANICUM VIRGATUM La combustión de plantas herbáceas, rizomatosas y perennes para generar electricidad puede ser una prometedora opción de energía renovable. Además, la incorporación de estas especies vegetales como cultivos energéticos en los tierras apropiadas, proporcionarían beneficios al suelo, hábitat a aves de pastizales y mejorar la calidad del agua (Roth, 2005). 46 Durante las últimas décadas, las plantas C 4 –PRG (Plantas gramíneas rizomatosas) han sido investigadas. Dos gramíneas de estas características han sido evaluadas en EE.UU. y Europa: Panicum virgatum y Miscanthus giganteus respectivamente (Styles, 2007) (Ver tabla 16). Se hicieron los ensayos de estos cultivos a temperatura similar, e iguales condiciones de disponibilidad de agua y Nitrógeno. Miscanthus giganteus (97 observaciones) produjo un promedio de 22 tn-bs/ha en comparación con 10 tn-bs/ha de P. virgatum (77 observaciones). Los cultivos reaccionaron positivamente al agua y al Nitrógeno, pero no a la temperatura. Miscanthus giganteus mostró una fuerte respuesta al agua, mientras que P. virgatum mostró una fuerte respuesta de manera significativa al nitrógeno. Desde la viabilidad energética y la rentabilidad, los resultados sugieren que M. giganteus tiene una mayor promesa para la biomasa como cultivo energético que P. virgatum. El Miscanthus giganteus puede realizar la fotosíntesis a bajas temperaturas, y alcanzar altos rendimientos con poco fertilizante de Nitrógeno. Al igual que Panicum virgatum, secuestra el carbono, mejorando la calidad del suelo y es un excelente hábitat para la fauna. Especie exótica, es un híbrido estéril triploides de M. sinensis y M. sacchariflorus, que no se reproduce por semilla, ni es invasora, ni puede transferir genes a las poblaciones silvestres. 5.2.1. Resultados de los rendimientos de biomasa En general, se encontró que Miscanthus giganteus produce 12 tn-bs/ha más que Panicum virgatum, lo que representa una diferencia de dos veces, con promedios de 22.4 (± 4.1) y 10.3 (± 0.7) tn-bs/ha, respectivamente, como se muestra en la tabla 17. Tabla 13. Rendimiento en g/ha-1 de M. giganteus y P. virgatum Cultivos Media estimada Error estándar M. giganteus 22,4 4,1 P. virgatum 10,3 0,7 Diferencia media 12,1 4,1 Teniendo en cuenta los costos de la semilla de US$ 27/kg de P.virgatum (Seedland, Inc., Wellborn, Florida EE.UU.) y US$ 0.04 por rizoma de M. giganteus, y una densidad de siembra de 7 kg de semilla/ha y 10.000 plantas / ha para cada uno de los cultivos, los costos de establecimiento de las plantas si son significativos: 47 Dentro de las posibilidades de cultivos energéticos están las herbáceas. virgatum………………………………………US$207  Costos de rizomas para una Ha/M. giganteus mostraría las ventajas en la rentabilidad. virgatum. Costos de semilla para una Ha/P. virgatum………………………………………………US$412  Rendimiento bruto de 1 Ha/M. de amplia distribución y que representan una opción para acompañar una estrategia para garantizar disponibilidad de biomasa en zonas no interconectadas a la red de distribución de energía eléctrica. La utilización de esta biomasa lignocelulósica evita la destrucción de los bosques tropicales. giganteus…………………………………………US$896 Aunque los costos de establecimiento del M. 48 . que inevitablemente interviene áreas importantes para el establecimiento de la agricultura de alimentos. también es cierto que la pérdida de este recurso se presenta de una forma acelerada. Por lo que una estrategia de aprovechamiento de la biomasa vegetal no debe contribuir a empeorar esta problemática (Chaves. en un lapso de tres años M. 2006). como se muestra en la tabla 18.3. residuos forestales. contrario a la estrategia de los biocombustibles de primera generación. giganteus son mayores que los del P. aún así. En este sentido es necesario que se identifique toda la biomasa que pudiese estar disponible. giganteus……………………………………US$402  Rendimiento bruto 1 Ha/P. como complemento de proyectos energéticos locales. LA BIOMASA LIGNOCELULÓSICA Y LOS CULTIVOS ENERGÉTICOS EN COLOMBIA A pesar de que Colombia está considerada como el segundo país más rico en diversidad del mundo. 5. Seguramente se encontrará que especies llamadas comerciales exóticas predominen en algunas regiones por encima de especies nativas. e incluso valorar la posibilidad de establecer plantaciones de ―cultivos energéticos‖. como residuos de cosecha. ricos en biodiversidad e importantes hábitats para especies de fauna y flora en peligro de extinción. como las leguminosas y las gramíneas. con la ventaja de que las herbáceas podrían ser establecidas como cultivos perennes. Risaralda. Nariño.7 15-20 Antioquia. Cedrela odorata 18-25 0. Casanare.45 25 Antioquia.  Que produzcan más biomasa por unidad de tiempo y de área.55 28-30 0. Caldas.43 27 Antioquia. Caldas. Especies comerciales establecidas en algunas regiones de Colombia Especie Alnus jorillensis Turnos Densidad 3 Rendimiento Presencia en Colombia 3 (años) (g/cm ) (m /ha*año) 20 0. Valle del Cauca y Antioquia camaldulensis Boyacá. Cauca. Valle del cauca Cordial alliodora 20-30 0.44 11-22 Antioquia. Cundinamarca Vichada Eucalyptus urophylla Pinus patula 30 0.815 20-35 Antioquia. Cundinamarca. Cauca.46 5-20 Eucalyptus 6-8 0.060 18 Antioquia.6 10-20 Antioquia. Valle del cauca Pinus radiata 20-25 0. 2010 La investigación alrededor de las leguminosas y gramíneas se centra hoy en tres aspectos:  Aquellas que se adapten más fácilmente a suelos marginales y a condiciones climáticas adversas. Cauca.Tabla 14. Santanderes. Cundinamarca. Valle del Cauca Eucalyptus tereticornis 6-8 0. Valle del Cauca Eucalyptus globulus 10-15 0.  Con mayor contenido de azúcares fermentables para la producción de bioetanol y/ó mayor poder calórico En la tabla 19 se muestran los resultados de estudios sobre algunos de los más importantes pastos establecidos en Colombia: 49 . Eucalyptus grandis 6-8 0. Caquetá.39 10-25 Cundinamarca FUENTE: CIIEN.660-1. Boyacá. Cauca.4-0. 9% 20.34% Estrada J. Admirable Pasto bufel Pasto Argentina bermuda Pasto estrella Pasto angletón Pasto pangola Pasto guinea. 2001 Briceño G. 2008 15.73% Estrada J.28-9.2% 29..94% 22.16-34. existen una gran cantidad de especies que pueden adaptarse fácilmente en diferentes zonas.04% 21.5-29.3-6. Faner C.4-26.1-33..2% 27.M..9% 26.49% 16.39 25..9-10.32% 26.2% 31.1% 26.. 2004 7. lo cual sería una gran ventaja en cuanto a la disponibilidad de la biomasa.38% 27.1% 24.42-39.86-42.3-33...Ref.5%-18% 19. 2008 3.5-31.5% 21. leucocephala glauca Pueraria Kudzú tropical phaseloides Pennisetum Kikuyo clandestinum Gliricidia sepium Matarratón FUENTE: J.3% 32.4-8.. 1997 Estrada J.70% 36.8% 32.27% 27. 2004 Pennisetum purpureum Sorghum vulgare 7% 36% 28% Soest V.L.3-8. 2004 6.89% Soccharum sirense 13. 2004 10. 2004 4.5% Climacuna Dichantium annulatum Leucaena Acacia forrajera..08% 24. transporte y almacenamiento para la producción de biocombustibles.Tabla 15.39% 37.58% 26.4% 9." 2009.14% 33.4% 22.3-11. India Pasto elefante Sorgo forrajero Pasto panamá.. Composición lignocelulósica de pastos y forrajes Especie Brachiaria Pasto alambre Brachiaria humidícola Pará.5% 11.04% Estrada J.E.34% Rodríguez S.98-37..59% 34.95-23.7% 5.6% 29.4% 6. 2004 Palma J. 1990 Gracias a la variedad de pisos térmicos en nuestro país.0-5.2% Correa H... ESTRADA.97% Mora M. 2002 Estrada J.0-32.1% 4..8-36..38-34.32% Estrada J. 2004 5. 2000 Forrajes . 2007 Arias H.72% 20.62% Estrada J.. 2003 Delgadillo C.42% Amador A.8% 5..7% 28. 50 .64% 19. 2004 Arias H... 1994 18. caña japonesa Alfalfa Guandul Nombre científ Brachiaria Decumbens Brachiaria bizantha Brachiaria humidícola Brachiaria mutica Cenchrus ciliaris Cynodon dactylon Cynodon plectostachium Dichasthium aristatum Digitaria decumbens Pannicum maximun % Lignina % Celulosa % hemicelulosa Referencia 4.99 4.J.4-7.97% 26. 1990 4.15-11.5% 29. 1994 2.0% 4.8% 32.1% 30.0% García M.9-29.0-35.J.L.76% 20.25% Medicago sativa Cajanus cajan 8. lo que no facilita una gestión y disposición adecuada.  El uso de esta biomasa lignocelulósica en la producción de energías alternativas limpias disminuye los impactos ambientales. METODOLOGÍA 6. como lo sugiere 51 . En la construcción de las líneas de transmisión de energía y en el mantenimiento de las servidumbres se genera un indeterminado volumen de biomasa lignocelulósica.1. Al hacerse evidente que el supuesto de la disponibilidad de los residuos lignocelulósicos generados en la construcción y luego el mantenimiento de las líneas de transmisión de energía no se cumplía exactamente para las posibles zonas a seleccionar para la colección de muestras vegetales. el núcleo poblacional a beneficiar y la viabilidad económico-social y ambiental del proyecto a implementar. se propuso una alternativa. Tampoco existe una cuantificación y caracterización. incidiendo en la presencia de los impactos negativos al ambiente. En este contexto.  La biomasa lignocelulósica es potencialmente aprovechable como recurso energético. otro porcentaje es utilizado para cercos de predios y/ó para la construcción de vivienda y establos para animales. lo que dificulta determinar sus potencialidades de aprovechamiento. ya que los propietarios utilizan un porcentaje de estos residuos para la combustión. una vez hecho el corte de la biomasa.  La producción de bioetanol a partir de biomasa lignocelulósica es viable.CAPÍTULO III 6. Sin embargo. es de propiedad de los dueños de las servidumbres. no están dadas las condiciones para asegurar que existe una disponibilidad real de la biomasa. la tecnología de aprovechamiento existente. CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE LAS ESPECIES VEGETALES OBJETO DEL ESTUDIO Para este trabajo de investigación se plantearon los siguientes supuestos:  Hay disponibilidad de la biomasa lignocelulósica que se genera como residuos en la construcción y mantenimiento de líneas de transmisión de energía en zonas específicas del país. Un porcentaje de la biomasa queda depositada en los suelos hasta que se descompone de manera no controlada. La cuantificación de la disponibilidad de la biomasa lignocelulósica está relacionada con el tipo de aprovechamiento. 1999. una leñosa y dos herbáceas.000 hectáreas en el territorio colombiano (IAVH. de tal forma que las últimas se conviertan en un complemento estratégico de la primera en el largo plazo.  Seleccionar una zona de vida natural. y en este caso se escogió el bosque seco tropical. los proyectos de bioenergía de esta magnitud. se requiere saber cuál sería la demanda en energía. facilidad de su transporte. bs-T. considerada como amenazada. 2008. específicamente el Parque Santuario de los Colorados. En el anexo B se puede apreciar una propuesta de metodología para gestionar con mayor eficiencia este permiso.  En términos de un sistema de bioenergía como el eje principal de esta propuesta de investigación y teniendo como antecedente que no existe una disponibilidad real de la biomasa lignocelulósica generada como residuos en la construcción y posterior mantenimiento de las líneas de transmisión de energía. que básicamente cumplían con los siguientes criterios:  Precisar tres tipos de biomasa lignocelulósica.Sherrington. 52 . 2010. 1997). costo asociado a éste y la tecnología a utilizar. que beneficien a comunidades no interconectadas al sistema nacional. y se evaluaron los impactos socio-ambientales que se generan. zona de bosque seco tropical (bs-T). Debe mencionarse que en cumplimiento de esta actividad fue necesario tramitar ante la Unidad de Parques nacionales naturales de Colombia el permiso que exige la Resolución 620 de 1997 para todo lo relacionado a la investigación sobre biodiversidad. local. se sugiere aplicar el método reportado por Belcher en 2005 para los llamados PFNM: la implementación de proyectos locales. Se seleccionaron entonces tres especies. Aquí se tomaron las muestras de biomasa para su respectivo análisis de caracterización bioquímica. tiempo durante el cual no se pudo avanzar en el objetivo de caracterización de las especies seleccionadas. Según Kaylen.. la disponibilidad de biomasa y el tipo de biomasa con la que se cuenta. C. como lo sugiere Castellano. en este caso de cogeneración de energía eléctrica. del cual existen apenas unas 100. es decir. Para este estudio se escogió la región de los Montes de María. los componentes a resolver son los mismos que para una planta de mayor escala. Este trámite se tomó siete meses. Las muestras se molieron y se pasaron por malla de 1 mm. y en segundo lugar una especie leñosa.2.  Las fibras se cuantificaron mediante el método de Van Soest aplicando los métodos AOAC 962. se debe allegar información sobre la diversidad de las especies de árboles y plantas locales. Junto con residuos de cosecha y como segunda opción. Se recurrió a la metodología de opinión de expertos (Cogollo. 2009. 6. 2011).09 y 978. se debe definir el uso de la biomasa y de esta manera seleccionar las especies de mayor disponibilidad y que preferiblemente sean de crecimiento rápido.10 y ejecutado en un equipo Fiber Cap de última generación.La selección de las tres especies se basó en el criterio de Ravindranath. 2008 sugiere.1. residuos de madera y residuos de cosecha. 6. 53 . Para valorar el potencial energético de las tres especies se definieron tres tipos de análisis de laboratorio para caracterizar contenidos bromatológicos. Huang. ―antes de emprender cualquier programa de producción con la biomasa. hierbas (cultivos energéticos). 2008 sugiere para la producción de bioetanol. seleccionar la primera opción de biomasas.  La energía bruta se obtuvo en un calorímetro automático utilizando el proceso adiabático. 2011 y García. según el cual. cuando se quiere priorizar la cogeneración de energía. 2008. La cual se siguió para este estudio. luego de secarlas en horno con ventilación forzada durante 36 h a 65º C. ANÁLISIS PARA CARACTERIZAR LAS BIOMASAS Según Huang. La humedad se determinó en una balanza secadora con radiación infrarroja. Estas caracterizaciones son la base para realizar balances energéticos. la preferencia tradicional de las especies de árboles para diversos fines y la información sobre el rendimiento de las diferentes especies en esa área deben ser tomados en consideración‖.2. biomasas leñosas. Si lo que se quiere es priorizar es la producción de biocombustibles. Huang. Métodos de análisis de contenido bromatológico El contenido de proteína cruda se determinó por el método de Kjeldahl (2002) y se evalúo por duplicado. . De sus semillas se obtiene una resina alquídica utilizada en la industria como recubrimiento (Ezeh. 54 . Como aspecto particular.3. los árboles de hojas anchas y con mayor contenido de albura. si no que además. y que además se convierta en una nueva fuente segura de ingresos para las comunidades rurales. 1965). su velocidad de crecimiento es más alto en bs-T que en bh-T. se podría pensar en un programa de explotación sostenible que a su vez privilegie la protección y conservación de estos ecosistema forestales del bs-T amenazado. De comprobarse el potencial de los compuestos químicos presentes en la resina y del interés de algún sector de la industria. 6.2. que se estudian como potenciales productoras de hidrocarburos (Ponsinet. Red de monitoreo del bosque en Colombia..2. En los trabajos de investigación realizados por Shädel y publicados en el 2009. Partiendo de la conclusión del profesor Calvin. también una lectina que sirve para purificar los linfocitos de la sangre (Falasca. 1980). como se muestra en el ―Estudio de parcelas permanente de vegetación. 4 El profesor Calvin en 1977 informó que las plantas que contenían resinas podrían ser las más evidentes fuentes alternativas de combustibles renovables. llamada hurina. Buttazzoni. utilizado por comunidades rurales para la captura de peces o como vermífugo. RESULTADOS DE LA SELECCIÓN DE ESPECIES 6. Método de análisis de contenido de azúcares reductores El procedimiento que se siguió para determinar el contenido de azúcares reductores de las tres muestras fue el del método DNS.3. MOBOC‖. 2012). descrita por Miller G. lo que posibilita su potencial para la producción de bioetanol. Hura Crepitans (Tronador) Especie leñosa de la familia de las Euphorbiaceae. como agente promisorio en investigaciones para aplicaciones médicas. esta especie no solamente crece más rápido que otras especies en la zona de vida de bs-T. tienen mayor porcentaje de hemicelulosa. y como materia prima química. Es también una especie de las llamadas resiníferas4.1. Álvarez 2010. en el inventario suministrado por ISA.L. 1959.6. 1979. Estas son las características fenotípicas de Hura crepitans. De él se obtiene una resina de color amarillento. analizó en 1982 el contenido de enzimas proteicas similares a la papaína. Es una gramínea rizomatosa.según la cual la mayoría de las especies de la familia Euphorbiaceae son plantas C-4. conocido por las comunidades rurales. y el sauce en Europa. en la construcción de unidades habitacionales y se le reconoce también propiedades medicinales por las comunidades rurales. Alcanza producciones de 14 a 16 Tn-bs/ha/año y toda su biomasa es aprovechable. como forraje para animales. 2001. y una tercera de aprovechamiento fitoquímico. de Bolívar) y en la zona del Parque Santuario de Los Colorados. la importancia de Hura crepitans radica en que presenta dos vías de aprovechamiento energético. 6. Gynerium Sagitattum (Caña Flecha) Esta especie es un símbolo de la economía y la cultura de la región de Los Montes de María (Dpto. En este estudio se propone como un posible cultivo energético complementario y su mayor ventaja es el manejo agronómico. en sus tejidos hay un mayor contenido de hemicelulosa. la reuma. que según Leegood. tal y como ha propuesto Castellano. 1997). y Koslowski. al comportarse como una especie secundaria inicial. su biomasa y el látex. con el álamo en EE.2.3. se encuentra una hipótesis para explicar su rápido crecimiento en el bs-T. 2010. la gota. 2009 y González. 2008). antinflamatorio. para tratar la gonorrea. la mayoría de las plantas de esta especie son C-4. Hura crepitans está muy distribuida dentro de la zona del Parque Santuario de Los Colorados. Además. 2008. Es utilizada para la elaboración de artesanías. Igualmente. como depurador de la sangre y el cocimiento de la raíz se utiliza para detener la caída del cabello (Rivera. y deberá ser incluida dentro de los programas de mantenimiento de la servidumbre de la línea de ISA que lo atraviesa. Especie herbácea de amplia distribución tanto en bs-T. Nuevos estudios sobre los índices de crecimiento de esta especie podría arrojar datos para involucrarla dentro de una estrategia de sistema de bioenergía. Las siguientes condiciones facilitan su inclusión en un sistema de bioenergía: 55 . como en bh-T y se encuentra también en la zona referenciada. antianémico. 2002. lo cual se puede concluir a partir de los estudios de la ecofisiología de la regeneración de bosques secundarios de Guariguata. que lo utilizan como diurético. referenciados por Pastrana. pero hoy se encuentra en vías de extinción (Aramendiz. 1989.UU. Se encuentra distribuida en todo el mundo. de hidrocarburos como terpenos. 2000) Esta propiedad le permite además adaptarse fácilmente a otros ambientes igualmente hostiles. flavonoides. esta especie está clasificada como plantas crasuláceas de metabolismo ácido (CAM). antocianinas. El conocimiento del manejo agronómico facilita la introducción en nuevas áreas de cultivo. antibacterianas. Euphorbol. cicatrizantes. y sus bajos requerimientos nutricionales reduce los costos de materia prima para biocombustibles. saponinas y taninos. 5 ―Guía terapéutica dispensarial de fitofármacos y apifármacos. beta-sitosterol. de la familia de las Euphorbiaceae. que en cualquier proyecto pueden representar hasta un 30% o más de los costos operacionales. Se escogió como una alternativa complementaria a una propuesta de sistema de bioenergía con las dos anteriores. 56 . Estudios realizados en Cuba 5 han validado propiedades antisépticas.3. se posibilita un doble aprovechamiento energético. leucoantocianinas. lo que aumenta la probabilidad de la disponibilidad. su transporte no representaría altos costos. siendo de 5-10 veces más eficiente que las llamadas plantas C-3 y C-4. tanto de su biomasa. Al igual que Hura crepitans. 1995). por ejemplo los desérticos.  Al estar la especie articulada a la economía de las comunidades rurales. antiinflamatorias. triterpenos. Pedilanthus Tytimaloides (Gallito. Otras investigaciones han confirmado la presencia de una lectina galactosa en el látex del Pedilanthus aplicable para el tratamiento de la diabetes mellitus. Originaria de regiones tropicales y subtropicales de América del Norte y América central. prefiere suelos arenosos. haciendo parte incluso del ornamento urbano. bien drenados y ricos en nutrientes y es intolerante a la salinidad. Sin embargo. 2010. lo que garantizaría su disponibilidad. como de su látex (Ratti. según Sherrington. Ministerio de Salud Pública de Cuba (MINSAP). por ejemplo de stress hídrico. tal como lo afirma (Azcón-Bieto. lactonas. octacosanol y oxima. cualidad que le posibilita mantener sus reservas de agua en ambientes extremos.3. Igualmente se ha identificado la presencia de metabolitos como alcaloides. cycloartenone. 6. Tymorrial) Esta es una planta herbácea. y el aprovechamiento fitoquímico de sus metabolitos secundarios. propuesto como un cultivo energético. como se muestra en la tabla 20. +.01 6.46 3. lignina y otros de Pedilanthus tytimaloides Materia prima origen Celulosa de Pedilanthus Tithymaloides (%) Hemicelulosa Lignina (%) (%) Energía bruta Cenizas totales (%) (Kca/kg) 27.674 Materia seca (%) 12. Azúcares reductores Muestra Hura C. diferentes a los reportados por Kaylen en Missouri. conforme al método descrito en la metodología.76 En cuanto a Pedilanthus T. 6. Probablemente esto se deba a que su metabolismo fisiológico le permite ser más eficiente en la producción de este tipo de azúcares.0. Muestra Pedilanthus T.0.5. Muestra Gynerium S. Los resultados evidencian que Pedilanthus T. los más altos de cenizas y el más bajo poder calórico.. se realizó tres repeticiones por muestra. es la que más contiene azúcares reductores. que lo convierte en el de menor potencial para cogenerar energía a través de procesos termoquímicos. reporta valores medios en celulosa y hemicelulosa y bajo en lignina. y Pedilanthus T. Tabla 16.011 +.0. en este caso los reductores. CONTENIDOS BROMATOLÓGICOS DE PEDILANTHUS TYTIMALOIDES Tabla 17.02 +. como se muestra en la tabla 21.13 10. Gynerium S.01 0.45 11. Contenidos de holocelulosa. su diferencia no es significativa con respecto a las otras dos especies seleccionadas. El contenido importante de extractivos en hojas y tallos suple la disminución en el poder calórico ocasionada por el bajo porcentaje de lignina.97 21. y de una leñosa de crecimiento rápido.En este estudio se destaca la combinación de dos especies herbáceas. Aunque contiene los valores más bajos de lignina.01 0. ANÁLISIS DE CONTENIDO DE AZÚCARES REDUCTORES DE LAS BIOMASAS SELECCIONADAS Como parte de la caracterización de las muestras seleccionadas se determinaron los azúcares no estructurales.4. y su principal característica es la flexibilidad para adaptarse a ambientes xéricos. 57 .006. 0. 417 %C (bs) 32.87 83. como se muestra en la tabla 23.38 8 6.38 169.34 %N (bs) 8.1.38 169.3 100 28.5.82 46. Balance de materia del proceso de compostaje Estiércol aves Pedilanthus Agua Total Peso (kg) 95. Aprovechamiento material a través del compostaje de Pedilanthus tytimaloides Tabla 19.34 435. En la cinética del proceso se pierde alrededor de un 70% de la biomasa inicial de mezcla. Eficiencia energética de Pedilanthus tithymaloides termoquímicos a través de procesos Tabla 18.5.73 16 Combustión 0.95 48.28 58.317 3.00 %Sólidos volátiles 59.0 C/N Peso de la muestra perdida (kg) Peso (kg) 371.72 %Humedad 65.905 1.7 44.2. se presentan impactos ambientales que repercuten desfavorablemente en el tema 58 . Balance energético ALTERNATIVA ENERGÍA PRODUCIDA(kWhe/kg) EFICIENCIA Gasificación sin recirculación de finos 0. por evaporación entre un 45 y un 50% de agua. Por otro lado.31 87.13 %Humedad ajustada 65.6.12 530.34 435.12 530.507 95.71 15 Gasificación con recirculación de finos 0.100 2. como se muestra en las tablas 23 y 24.37878788 20.49 11 Pirólisis 0.72 El aprovechamiento material de la biomasa lignocelulósica a través del compostaje no representa una alternativa de uso.84 100 60.28 9. que se suma al calentamiento global. que la eficiencia de los motores de combustión interna E85 varía entre el 25-30% (D.del calentamiento global y el cambio climático. 2002. como se muestra en la tabla 25. citado por Urán y Herrera 2011) y la de los generadores eléctricos se encuentra entre el 90-95% (Escalante. Sin embargo. bioetanol e hidrocarburos. se hizo el ejercicio académico de calcular la cantidad de energía eléctrica que se podría producir. CH4 y NH2. 2001. Tabla 20. 2006. citado por Urán y Herrera. en energía eléctrica resultó ser de muy baja eficiencia.6 Energía generada (kJ) 35. Turner.39 Tiempo de compostaje para la mezcla 30 Energéticamente hay también una pérdida considerable en forma de calor. Para el desarrollo de los balances de materia se supuso una eficiencia intermedia. 2011). sumadas a sus contenidos intermedios de celulosa y hemicelulosa y que puede establecerse como un cultivo energético perenne.0 Energía liberada durante el compostaje (kJ/g de SV degradados) 27. la convierten en una prometedora materia prima para la producción de biocombustibles. El compostaje es entonces una alternativa válida cuando se carece de la tecnología apropiada y de la infraestructura para convertir la biomasa en energía eléctrica y. Se encontró. citados por Urán y Herrera.3. CO2. por otro lado. Sun. 59 .096. como gases de efecto invernadero. que se mezcla con la gasolina en los motores de combustión interna (MCI) (Hamelinck. El ejercicio de convertir el bioetanol obtenido del Pedilanthus T.8 La relación entre COD/SV 2. las características fisiológicas de esta especie –productor de carbohidratos a partir del ácido málico-. 6. 2005 y. si se pudiera acoplar un motor de combustión interna E85 (85% etanol y 15% gasolina) a un generador de energía eléctrica. Balance de energía del proceso de compostaje Energía liberada durante el compostaje (kJ/g de O2) 13. la recuperación de suelos y el aporte de materia orgánica sigue siendo una prioridad no resuelta que valida esta opción. Eficiencia energética del bioetanol de Pedilanthus tithymaloides El etanol es utilizado como un combustible. 2011). como aparece en la tabla 24. Sin embargo. Es decir.5. 589327 Total Etotal 2962.6738193 Energía eléctrica (MJ/h) 0. y por lo tanto.369673819 Energía eléctrica (kWe) 0.91 Energía eléctrica (kJ/h) 369. menor cantidad de azúcares para fermentar y producir bioetanol.83 3 PCI (MJ/dm ) 22.2349662 90-93% 0. por su estructura de tejidos no leñosa.6 Energía del Etanol 85%(kJ/h) 4413. Pedilanthus reportó en los análisis de laboratorio el menor contenido de holocelulosa por unidad de biomasa seca -49.3 28.463037 Propiedades del combustible E85 (85% etanol y 15% gasolina) 3 Densidad (kg/dm ) 0. 60 .42%-.413753838 Eficiencia de un combustión interna motor de Eficiencia supuesta de un 25-30% 0. estrés hídrico y suelos marginales.449674 W 1380. los costos del pretratamiento para liberar la celulosa y la hemicelulosa serían más bajos. puede establecerse como cultivo en suelos y regiones de condiciones edafo-climáticas extremas: altas temperaturas. Además.784 Calor específico (kJ/kgK) PCI (MJ/kg) 2.325346 Q 1582.4553955 Destilación W 2.914673 Energía del Etanol (kJ/h) 4103.1396527 Fermentación W 548.753838 MJ/h 4.28 Energía mecánica (kJ/h) Eficiencia eléctrico g generador Eficiencia supuesta 406.Tabla 21.2670078 Q 550.602942971 Q 1032.102687172 Esta perspectiva es mucho más prometedora por el hecho que Pedilanthus P. Pedilanthus Hidrólisis W 829. Balance energético del bioetanol del Pedilanthus T. de tal forma que se posibilite un mayor desarrollo de tejidos de celulosa y hemicelulosa.94 23.93 10. dos (2) años. 61 .6. el cual se ha considerado como un cultivo energético. como se muestra en la tabla 27..1. tanto para la cogeneración de energía por procesos termoquímicos (por su alto contenido de lignina y los bajos niveles de ceniza).026 Si comparamos los datos obtenidos de la composición físico química de Gynerium sagitattum en la tabla 26. Se puede concluir que Gynerium S. como lo afirmara Shädel. Cálculos de la eficiencia energética de Gynerium sagitatum Tres factores inciden para que Gynerium sagitattum haya reportado la mayor eficiencia en la generación de energía eléctrica a través de la tecnología de gasificación con recirculación de finos: el alto contenido de lignina. hay una identificación en valores altos de celulosa y lignina y un valor bajo en hemicelulosa y cenizas. de la Universidad de Missouri en 1999. lo recomendable para esta biomasa es su corte con un ciclo de vida mayor.96 (Kca/kg) 40. Indicadores bromatológicos de Gynerium sagitatum Materia prima origen Gynerium sagitattum Celulosa (%) Hemicelulosa Lignina (%) (%) de Energía bruta Cenizas totales (%) Materia seca (%) 6.41 69. contra los de Kaylen M. los bajos niveles de cenizas y el segundo mayor poder calórico de las tres especies seleccionadas. 2010. como para la producción de bioetanol (por su alto contenido de glucosa en el tejido de la celulosa). CONTENIDOS BROMATOLÓGICOS DE Gynerium Sagitatum Tabla 22. 6. Esta opción implicaría una mayor área de cultivo de la especie con el fin de asegurar una disponibilidad de materia prima permanente y esto aumentaría la inversión inicial en un proyecto de planta de producción de biocombustibles. es prometedor.6. se puede afirmar que para el caso de Gynerium S. Esto permite inferir que si la prioridad es la producción de bioetanol.6. Los datos de laboratorio en cuanto a cuantificación de los tejidos se compagina con la edad biológica de las muestras colectadas.43 4. 6.73 16 Gasificación con recirculación de finos 0. con un proceso de lignificación y de composición celulósica muy desarrollado. es indudablemente la de mayor potencial energético y material. Gynerium S.2.54 11 Sin embargo. debe mencionarse que las muestras analizadas en el laboratorio correspondían a un individuo con una edad aproximada de dos (2) años. es necesario valorar el poder energético de las hojas de esta especie.55 13 Combustión 0. como es el caso de las hojas que se desechan. también podría aumentar su disponibilidad al disminuirse los ciclos biológicos de producción. Aprovechamiento material a través del compostaje de Gynerium sagitatum Esta especie. 62 . En las labores manuales de artesanías se generan residuos que pueden ser utilizados como aporte de nitrógeno en el proceso de compostaje. Eficiencia energética de Gynerium sagitatum ALTERNATIVA ENERGÍA PRODUCIDA(kWhe/kg) EFICIENCIA Gasificación sin recirculación de finos 0. que hace parte de la cultura y la economía de los habitantes de la región de los Montes de María.6. tiene más valor calórico.. al contener más materia seca y menos contenido de nitrógeno. situación que es favorable para obtener buenos resultados energéticos y de producción de biocombustibles paralelamente. esto ayudaría no solo a mejorar la eficiencia energética.Tabla 23.74 17 Pirólisis 0. Para futuras plantas de biorrefineria en donde una de las prioridades sea la cogeneración de energía eléctrica con procesos termoquímicos. 081.99 48.96 544.42 173.7 51.6 35.Tabla 24. obtuvo el segundo mayor porcentaje de holocelulosa por unidad de biomasa seca.39 Energía generada (kJ) % C (bs) 32.3.55 Tiempo de compostaje para la mezcla % N (bs) 8.28 58.0 27.3 100 28.000 2.428 3.35 431.343 Esto puede ayudar a disminuir la dependencia de otras biomasas aportantes de nitrógeno. Estiér col aves de corral Gyneriu m sagitatu m Agua Total Peso (kg) 113.78 Energía liberada durante compostaje (kJ/g de O2) %Humedad 65.61 100 60. Balance de materia y energía de compostaje de Gynerium S. 51. como los estiércoles. Eficiencia energética del bioetanol de Gynerium sagitatum Gynerium S.00 Energía liberada durante el compostaje (kJ/g de SV degradados) %Sólidos volátiles 59.905 1. por lo cual tenía menos azúcares para fermentar y producir bioetanol. pudiéndose establecer como cultivo energético en varias zonas de vida.07 La relación entre COD/SV %Humedad ajustada 65.39 93. la disponibilidad de esta biomasa se puede garantizar más fácilmente que las otras dos seleccionadas..6.28 9.87%.39 30 381.59 87.9944 20 C/N Peso de la muestra perdida (kg) BALANCE DE ENERGÍA el 13.95 51. detrás de Hura C.8 2. como se muestra en la tabla 28. 6. 63 . Adicionalmente. reportó el mayor poder calórico.775063692 Q 1100.0974276 90-93% Eficiencia supuesta 0.1026444 Q 586.28 Energía mecánica (kJ/h) Eficiencia eléctrico g de un generador 433.784 Calor específico (kJ/kgK) 2..7222438 Destilación W 2. Pero al igual que la anterior especie.7. los valores obtenidos en hemicelulosa y lignina conservan el término medio de los encontrados por Kaylen.109477405 6. Contenidos bromatológicos de Hura crepitans Para el caso de Hura C.838677 Energía del Etanol (kJ/h) 4374. Hura C.6 Energía del Etanol 85%(kJ/h) 4705. es potencialmente aprovechable en la cogeneración de energía y en la producción de bioetanol.5178732 Fermentación W 584.Tabla 25.3 PCI (MJ/kg) 28. 1999 y se evidencia una diferencia con respecto a la celulosa. (leñosa). Balance energético de bioetanol de Gynerium sagitatum Gynerium sagitatum Hidrólisis W 884.599952 Q 1687. 64 .91 Energía eléctrica (kJ/h) 394.806291 Propiedades del combustible E85 (85% etanol y 15% gasolina) 3 Densidad (kg/dm ) 0.83 3 PCI (MJ/dm ) 22. Y aunque el contenido de cenizas es el más alto de las tres especies.238725 Total Etotal 3158.1186591 Energía eléctrica (MJ/h) 0.720851 W 1471. como se muestra en la tabla 30.705615204 Eficiencia de un combustión interna motor de 25-30% Eficiencia supuesta 0. Es por eso que en el balance de energía esta especie resultó ser la más eficiente.615204 MJ/h 4.394118659 Energía eléctrica (kWe) 0. .36 22. Red de monitoreo del bosque en Colombia.72 15 Gasificación con recirculación de finos 0. Los porcentajes de eficiencia son muy similares a los de Gynerium S. Balance de eficiencia energética de Hura crepitans ALTERNATIVA ENERGÍA PRODUCIDA(kWhe/kg) EFICIENCIA Gasificación sin recirculación de finos 0. la posibilidad de vincularla a una propuesta de sistema de bioenergía no está relacionada con una potencial disponibilidad de su biomasa. Eficiencia energética de Hura crepitans Tabla 27..Tabla 26. No obstante. en una estrategia de conservación se sugiere el aprovechamiento de la resina presente en sus tejidos. y Pedilanthus T. en la zona del Parque santuario de Los Colorados es la especie leñosa de mayor crecimiento y la más abundante (Ver Estudio de parcelas permanente de vegetación. 65 . 6.7. que se explica por el mayor poder calórico de Hura C.57 11 Pirólisis 0.93 (Kca/kg) 21.43 61.74 17 Combustión 0. Indicadores bromatológicos de Hura crepitans Materia prima origen de Fracción de celulosa (%) Fracción de hemicelulosa Fracción de lignina (%) (%) Hura crepitans 34. la gasificación con recirculación de finos es la tecnología más eficiente para la cogeneración de energía eléctrica con Hura C.1.30 Energía bruta Cenizas totales (%) Materia seca (%) 8.66% 4. ya que incluso. rica en hidrocarburos. sin estar cuantificada la generación de residuos en el mantenimiento de la línea de trasmisión de energía. MOBOC Álvarez.255 Hura C. Se aprecia para la combustión una diferencia en la eficiencia con respecto a Gynerium S. como se muestra en la tabla 31.45 9 Al igual que para las dos especies anteriores. 2011). 92 La relación entre COD/SV %Humedad ajustada 65.00 Energía liberada durante el compostaje (kJ/g de SV degradados) %Sólidos volátiles 59.28 9. es más demandante en biomasa con contenido básicamente de nitrógeno.86 Energía liberada durante compostaje (kJ/g de O2) %Humedad 65. la mayor eficiencia energética se logró con Hura crepitans por unidad de biomasa seca.57 84. Resultados del aprovechamiento material a través del compostaje de Hura crepitans Tabla 28.905 0. Balance de materia y energía del compostaje de Hura crepitans Estiércol aves corral Tronador Agua Total Peso (kg) 150.6. similar a lo sucedido con Pedilanthus T. como se muestra en la tabla 32.18055 56 20. este resultado se justifica por tener el mayor porcentaje de 66 .400 2.95 50.6 35093.339 3.87 46. lo que podría limitar la utilización de esta técnica para aprovechar los residuos de esta especie vegetal.7. se produce una pérdida de dicha biomasa de un 70%.64 189.3 100 26.301 En el proceso de compostar la mezcla de biomasa de Hura C.7.08 2. se requiere un mayor aporte energético para darle a esta especie el tamaño óptimo de partícula y así iniciar el proceso de compostaje.19 571. más estiércol de aves. Sin embargo.31 91.35 30 400.3.22 421.0 27.2.28 58.79 Tiempo de compostaje para la mezcla (días) %N (bs) 8. cuantitativamente es mayor la relación de la mezcla a compostar y mayor la perdida material final con respecto a las otras dos especies. Eficiencia energética del bioetanol a partir de Hura crepitans Como se puede observar.215 Energía generada (kJ) %C (bs) 32. El compostaje de Hura C.12 100 60. 6. Por otro lado.7 127.0 C/N Peso de la muestra perdida (kg) el 13. 3 28.4726505 Q 632.66%.835404 MJ/h 5.0798746 90-93% 0.5382632 Fermentación W 630. lo cual quiere decir que posee más azúcares para fermentar y producir bioetanol.425042686 Energía eléctrica (kWe) 0.0426858 Energía eléctrica (MJ/h) 0.992805587 Q 1187.6017419 Destilación W 2.28 Energía mecánica (kJ/h) Eficiencia eléctrico g generador Eficiencia supuesta 467.069984 Propiedades del combustible E85 (85% etanol y 15% gasolina) 3 Densidad (kg/dm ) 0. Balance energético de bioetanol de Hura crepitans Tronador Hidrólisis W 953.6 Energía del Etanol 85%(kJ/h) 5074.074835404 Eficiencia de un combustión interna motor de Eficiencia supuesta de un 25-30% 0.087534 Total W 1587.con respecto a las otras dos especies.83 3 PCI (MJ/dm ) 22.692995 Energía del Etanol (kJ/h) 4718.holocelulosa -56. Tabla 29.067198 Q 1819.784 Calor específico (kJ/kgK) PCI (MJ/kg) 2.118067413 67 .91 Energía eléctrica (kJ/h) 425.625797 Etotal 3406. como se muestra en la tabla 33. Los resultados confirman que esta especie puede ser articulada a un sistema de bioenergía. destacándose nuevamente Gynerium S por tener el más alto.45 10 Pedilanthus T. como se muestra en la tabla 34.. tal como lo afirma Hagedorn.74 17 Pedilanthus 0. Gasificación ENERGÍA PRODUCIDA(kWe/kg) (sin recirculación de finos) ENERGÍA PRODUCIDA(kWhe/kg) (con recirculación de finos) EFICIENCIA ELÉCTRICA % Gynerium S 0.8. Una explicación probable es.71 0. tanto para garantizar el potencial energético.55 13 Hura C. seguido por Hura C.6. como a través de la ruta biológica. EVALUACIÓN COMPARATIVA DE LAS TRES ESPECIES EN LA EFICIENCIA Tabla 30.73 16 ESPECIE Aunque no son significativas las diferencias entre las tres especies para la gasificación. Combustión ENERGÍA PRODUCIDA(kWhe/kg) EFICIENCIA ELÉCTRICA (%) Hura C. Tabla 31.49 11 ESPECIE 68 . lo que se consolida es el potencial energético de Gynerium S. 0. al tener mayor contenido de celulosa. tanto por la vía termoquímica. 0.38 9 ESPECIE En la pirólisis de las tres especies si es evidente una significativa diferencia en el potencial energético de cada una.54 12 Pedilanthus T. 0.73 0. Tabla 32. 2003. como para garantizar la disponibilidad de biomasa. 0. 0. hay una mayor producción de gases combustibles. al descomponerse ésta necesariamente a una mayor temperatura.72 0.74 17 Hura C 0.57 13 Gynerium S. 0. Pirólisis ENERGÍA PRODUCIDA(kWhe/kg) EFICIENCIA ELÉCTRICA (%) Gynerium S. como se muestra en la tabla 35. requerida. tanto ésta como los extractivos tienen bajo poder de oxidación y por lo tanto. 2010. que según Tobón & Agudelo 2008. como se muestra en la tabla 36. 30 kW-hora x 1 mes x 24 horas = 1 kWh/día Mes  30 días 0. un alto poder calorífico en la combustión. Si se compara el potencial energético de Pedilanthus T.74kWh/kg Biomasa de Hura C. 30 kW-hora x 1 mes x 24 horas = 1 kWh/día Mes  1 kWh/día = 1. 2009. requerida. 6. el más bajo de las tres especies seleccionadas es el de Pedilanthus T.35 kg-persona/día 30 días 1 kWh/día = 1. Fuwapi.. que según Shädel. según los criterios en Singh.  Biomasa de Gynerium S. y Gynerium S.40 kg-persona/día 0. 30 kW-hora x 1 mes x 24 horas = 1 kWh/día Mes 30 días 1 kWh/día = 1. pero además. DETERMINACIÓN DE LA CANTIDAD DE BIOMASA PARA LA SATISFACCIÓN DE UNA DEMANDA FIJA DE ENERGÍA DE UN HABITANTE DE UNA ZONA NO INTERCONECTADA A LA RED ELÉCTRICA NACIONAL. Hura C.71kWh/kg 69 . lo cual esta relacionado con los bajos contenidos de cenizas en las dos especies y por su mayor poder calórico.73kWh/kg Biomasa de Pedilanthus T. no es significativa.. requerida.En la combustión. Este ejercicio precisa que cantidad de biomasa-día se requiere de cada una las tres especies para producir 30 kW-hora/mes. Pedilanthus tiene el más alto contenido de cenizas y el menor poder calórico.37 kg-persona/día 0. reporta la menor eficiencia del potencial energético debido a su mayor contenido de cenizas y al menor poder calórico de las tres especies vegetales.. que lo haría menos deseable como combustible. esto se debe a que tiene el más bajo contenido de lignina. la diferencia de potencial energético entre Hura C. Pedilanthus T.9. y Gynerium S. oscila entre 15 y 30 kW-hora-mes por habitante. que es la cantidad tope de energía demandada por un habitante de una zona rural no interconectada a la red eléctrica nacional (ZNI). cuota reducida con respecto al 10% e insignificante en relación con el 25% al que. 7. según los expertos en biología de la conservación y el Convenio de Diversidad Biológica. Huila.000 hectáreas. 70 . Cesar. En conclusión. sumando 100.000 en el Parque Santuario de Fauna y Flora (SFF) ―Los Colorados‖.000 en el Parque Nacional Tayrona y 1. Murphy & Lugo. localizadas la gran mayoría en la región del Caribe. IAVH 1997).000 hectáreas de bosque seco (bs-T). El Bosque seco Tropical representa el 50% de las áreas boscosas en Centroamérica y el 22% en Sudamérica (Murphy & Lugo. Iniciativas privadas mantienen remanentes de bs-T en fincas y predios. con uno o dos periodos marcados de sequía al año (Espinal 1985. Magdalena. La situación es aún menos esperanzadora si se tiene en cuenta que muchos de los remanentes en buen estado de conservación son relativamente pequeños y se encuentran aislados. ANÁLISIS DE LOS IMPACTOS AMBIENTALES 7. pero su grado de intervención es mayor. presenta temperatura superiores a los 24°C (piso térmico cálido) y precipitaciones entre los 700 y 2000 mm anuales. de las cuales unas 8.000. Eso sin mencionar los muchos enclaves pequeños de este ecosistema en el resto del país. En Colombia el Bosque seco Tropical se distribuía originalmente en las regiones de la llanura Caribe y valles interandinos de los ríos Magdalena y Cauca entre los 0 y 1000 m de altitud y en jurisdicción de los departamentos del Valle del Cauca. 1986. 1986). Atlántico y sur de la Guajira (IAVH 1997). ubicadas en Los Montes de María en el departamento de Sucre y en Caño Alonso. Tolima.000 están protegidas por el Sistema de Parques Nacionales Naturales. Antioquía. en el departamento de Bolívar. Sucre. debería aspirarse para garantizar la viabilidad a largo plazo de la gran biodiversidad que aloja el bs-T. departamento del Cesar. En la categoría de Reservas Forestales Protectoras Nacionales se hallan otras 7. Se estima que en Colombia existen unas 120.1. Cundinamarca. más del 90% de los remanentes poco intervenidos de bs-T en Colombia se encuentran protegidos bajo alguna figura de conservación. Bolívar.7. CONSIDERACIONES GENERALES El Bosque seco Tropical (bs-T) se define como aquella formación vegetal que presenta una cobertura boscosa continua y que se distribuye entre los 0-1000 m de altitud. La tesis que planteaba que las zonas costeras se convertirían en los nuevos polos de desarrollo a partir de la llamada ―apertura económica‖. y agroforestería. reforzada con campañas educativas y la creación de incentivos de conservación para los propietarios de predios en esta zona de vida. 2005-2010). los bosques naturales fueron arrasados para convertirlos en potreros. Al analizar los impactos generados con la construcción del sistema de redes de interconexión eléctrica en la región. muchos de los cuales han estado dispuestos a ceder parte de sus potreros. Este modelo agotó prácticamente la base de los recursos naturales de toda la región. obligando a muchos de ellos a ser desplazados por la fuerza. para la reforestación. dicho modelo se basa en una economía de tipo extractivo. cada vez menos productivos. los suelos perdieron su fertilidad. SAN JACINTO Y SAN JUAN NEPOMUCENOPARQUE SFF LOS COLORADOS El modelo económico-social predominante en la región es el factor determinante que agudiza no solo la problemática ambiental. comunidades enteras carecen de los servicios básicos. 7. tanto directos —productos maderables y no maderables—. se produjo un proceso de desindustrialización y de desagriculturización que condujo a una crisis social extrema (Ver Plan de Manejo SFF Los Colorados. PRINCIPALES IMPACTOS DETECTADOS EN EL CORREDOR DE LA SERVIDUMBRE CARMEN DE BOLÍVAR. aumentándose asi las áreas desérticas (Ver Plan de Manejo SFF Los Colorados. como el agua potable. que demanda todos los productos extractivos. que finalmente acentuó los efectos de miseria en sus habitantes. Esta centralidad aceleró el proceso de concentración de la tierra en pocas manos. Además de los beneficios a mediano y largo plazo para el propietario.2. no solo no se cumplió. energía eléctrica y saneamiento básico.Este diagnóstico ha permitido proponer la estrategia de ―corredores biológicos‖ para conectar los parches aislados de bosques. los incentivos para la conservación pueden consistir en rebajas tributarias para los predios (Ver Plan de Manejo SFF Los Colorados. al contrario. 2005-2010). como indirectos —servicios ambientales como la conservación de los drenajes. su mayor incidencia se ha presentado en la extinción 71 . Esta red comunica fundamentalmente a la región con la centralidad del país. 2005-2010). ganadería. La infraestructura vial se diseñó y construyó para fortalecer las actividades extractivas de minería. DIMENSIONES FISICA BIÓTICA CULTURAL ECONÓMICA POLÍTICA FISICA Movimiento de Deforestación y Variaciones en Ocupación tierras.  Nuevas construcciones dentro del área del Parque de SFF que amenazan los espejos de agua y aumenta la contaminación de los recursos naturales. en la contaminación de recursos naturales y en la pérdida de espejos de agua. Tabla 33. A continuación se presenta una metodología para entender de una manera más integral los impactos ambientales que hoy se presentan en el Parque de SFF Los Colorados y del asentamiento urbano ligado al Parque. pérdida de los hábitos de las ecosistemas transporte de vegetación especies estratégicos materiales asentadas en el lugar. Entre la Unidad Administrativa de Parques nacionales que controla esta reserva de 1. Actualmente y sobre estos tres elementos se siguen generando los mayores impactos ambientales negativos en todo el corredor de mantenimiento de las llamadas servidumbres de la red de líneas de transmisión de energía. área de conservación muy sensible a cualquier intervención antrópica. perdida de diversidad de Ruptura del Modificación Fortalecimiento y paisaje natural de la economía de la política de la doméstica conservación y protección de los recursos naturales Aumento en los Afectación de la Alteración de las Cambio en el Nueva procesos calidad del agua actividades tipo de empleo reglamentación erosivos de infiltración rutinarias d las para la mano territorial por el comunidades de obra local aumento del área artificial 72 . que está relacionada básicamente con los siguientes aspectos:  Los daños causados a especies arbóreas valiosas durante los mantenimientos a la servidumbre de la línea de transmisión de energía. de Disminución del área de aprovechamien to de recursos del bosque Se produce cambio drástico en el uso del suelo.  Los impactos de contaminación que generan las construcciones auxiliares de las líneas de transmisión.000 hectáreas y la empresa ISA existe una tensión permanente. Modificación de Lavado la estructura del nutrientes suelo. Específicamente el mayor impacto ambiental se concentra hoy en el área del Parque SFF Los Colorados. el municipio de San Juan de Nepomuceno.de áreas de bosques naturales. Matriz por dimensiones del Parque SFF Los Colorados. Incremento las áreas potreros de Pérdida de la Disminución de de diversidad de la actividad fauna y flora agrícola y artesanal Modificación Mayor de la actividad concentración y económica crecimiento del extractiva de área urbana recursos naturales. microfauna del especies del ingreso ambiental no suelo vegetales usadas familiar por la hace presencia en medicina imposibilidad tradicional y de artesanías aprovechamien to de los productos no forestales Pérdida de la Perdida del Búsqueda de capa orgánica proceso de nuevas del suelo regeneración del alternativas de suelo.DIMENSIONES Poda. lograda ingreso hasta entonces. Desplazamient o de las actividades económicas Mantenimiento Pérdida de áreas Desplazamiento Pérdida de los Pérdida del de las de bosque nativo de la fauna productos potencial de servidumbres silvestre forestales no aprovechamien de las líneas de maderables del to del recurso transmisión bosque forestal Aumento de las Pérdida de áreas artificiales diversidad vegetal la Cambios en las · actividades laborales Poca presencia de la Autoridad Ambiental para ejercer control sobre los recursos naturales No existen planes de compensación claros y específicos para aquellos actores que producen impactos negativos a los recursos naturales Agotamiento de Pérdida del espacios de potencial hídrico rastrojos bajos y altos 73 . tala descapote FISICA BIÓTICA CULTURAL Modificación del Pérdida de la Aumento de paisaje natural cobertura vegetal población desplazada ECONÓMICA POLÍTICA la Especulación sobre el costo del suelo Desaparición del Desaparición de Disminución de Disminución sistema de la fauna asociada las prácticas de de los recursos humedales a ecosistemas de pesca artesanal de la economía humedales de subsistencia y Disminución del Pérdida de la Pérdida de Disminución La autoridad área de bosques. DIMENSIONES Construcción de obras civiles FISICA Incremento en el consumo de recursos naturales y otros BIÓTICA Aumento en los niveles de contaminación del ecosistema Parque Santuario Los Colorados Perdida de áreas de bosques y rastrojos por incendios forestales Desaparición de especies florísticas y faunísticas asociadas a áreas húmedas Desaparición de Pérdida de la humedales diversidad ictiológica Crecimiento urbanístico interior parque CULTURAL Surgimiento nuevas actividades económicas ECONÓMICA de Nuevas alternativas de ingresos para la población del parque Santuario de Los Colorados Más infraestructura urbana Perdida de la identidad cultural POLÍTICA Vacíos administrativos en el manejo de una zona natural protegida que rápidamente se urbaniza Refuerzo de códigos de convivencia y seguridad Cambios no autorizados en el uso del suelo Pérdida del al medio natural del Disminución de La autoridad los recursos de competente no subsistencia ejerce control en la zona protegida del Deterioro de la Mayor Disminución de Debilitamiento El programa malla vial. desplazamiento la calidad de vida de la economía vial no conecta de la fauna de los habitantes tradicional la región del silvestre del Parque local Aumento tráfico vehicular alrededor Parque Santuario de Los Colorados Deterioro de los suelos aledaños a la malla vial por contaminación con hidrocarburos Aumento en los niveles de contaminación atmosférica CO2. material particulado) Atropellamiento de la fauna nativa Construcción Pérdida de áreas de viviendas en naturales área del parque Santuario de Los Colorados de Fortalecimiento Aumento de la economía los niveles de de servicios accidentalidad Fragmentación del ecosistema de bosque seco Cambios en composición florística la Aparición de enfermedades asociadas a la contaminación Aumento de la atmosférica fauna atropellada por vehículos Mayor desplazamiento de la fauna silvestre Debilitamiento de la comunicación entre los pobladores nativos y los nuevos Mayor Contaminación Aparición generación de de aguas del conflictos residuos sólidos subsuelo convivencia DIMENSIONES FISICA BIÓTICA CULTURAL No existe regulación de autoridad competente Surgimiento de actividades de servicios en el área del parque de de Desarraigo del territorio y posible desplazamiento por parte de la población nativa No existe regulación de autoridad competente ECONÓMICA POLÍTICA 74 .CO. suelos y aire Desecación de cauces y espejos de agua la Desplazamiento de la fauna Las comunidades reinciden en la actividad extractiva de recursos del bosque Fragmentación Mayor del de poblaciones dominancia del naturales paisaje urbano Aumento del Cambios en la efecto de borde composición antrópico florística y faunística Aumento de los Perdida de Persiste la incendios áreas de rastrojo práctica agrícola forestales y de bosque de ―quemasiembra‖ Deterioro Pérdida de la Debilitamiento de paisajístico calidad físico la relación química y biótica hombredel agua y suelo naturaleza y aumento de los gases de efecto invernadero Disminución del área de zona de vida de bosque seco Contaminación biológica.DIMENSIONES FISICA BIOTICA Pérdida de la capa orgánica del suelo Aumento de erosión y escorrentía Pérdida de la masa vegetal Disminución las áreas paisajes boscosas BIÓTICA la Pérdida la microfauna nutrientes suelo de Pérdida de diversidad ecosistema CULTURAL de Disminución de y la actividad del agrícola para la producción de alimentos de Pérdida de del plantas utilizadas en medicina tradicional y otros usos domésticos ECONÓMICA POLÍTICA Disminución Modificación de del ingreso los usos del familiar suelo Disminución de Extinción de la los ingresos zona de vida de familiares bS-T Aumento de las áreas con rastrojos bajos y praderas Perdida del Perdida de hábitat de las cobertura especies boscosa faunísticas Deterioro paisajístico bosque Contaminación de agua. física y química de fuentes superficiales y subterráneas de agua Desaparición de Aumento de las los espejos de enfermedades en agua los habitantes por consumo de agua Se disminuye la economía de subsistencia de los pobladores Aumento de la actividad ganadera en zonas de amortiguamien to Faltan recursos para Implementar el programa SIRAP (Corredores biológicos) Aumento de No existe los cultivos regulación de tradicionales autoridad en zonas de competente amortiguamien to No existe regulación de autoridad competente Pérdida de la Es insuficiente capacidad el control de la productiva del autoridad suelo ambiental Perdida de la Pérdida de la capacidad calidad de productiva del reserva natural suelo del territorio Aumentan las áreas dedicadas a la ganadería y los monocultivos La autoridad competente no ejecuta las Políticas de protección de las rondas de los arroyos Se aumenta la Disminución de Es insuficiente economía de la economía el control de la mercado de los ictiológica autoridad pobladores ambiental 75 . DIMENSIONES FISICA BIÓTICA Desplazamiento de la fauna silvestre CULTURAL ECONÓMICA POLÍTICA DIMENSIONES FISICA CULTURAL ECONÓMICA POLÍTICA CULTURAL Modificación del paisaje BIÓTICA Perdida del No existen patrimonio programas natural del institucionales territorio para la recuperación de la actividad artesanal Aumento de la Mayor Mayores niveles Conflictos entre Mayor Aparición de población rural generación de de contaminación los residentes y demanda de actores no desplazada a residuos sólidos de los recursos la población no los recursos estatales que las zonas y líquidos. naturales residente. del territorio ejercen control urbanas sobre las comunidades Deterioro de los bienes patrimoniales Pérdida del Pérdida de las Nueva Imposición del Crecimiento de hábitat y la costumbres infraestructura modelo de los diversidad tradicionales de de servicios organización asentamientos la población urbano urbanos nativa Aparición de Mayor nuevas injerencia de la actividades centralidad económicas sobre el territorio Surgimiento de nuevas relaciones de producción Bajos niveles Perdida de los Disminución No existe una de valores del ingreso política de organización tradiciones familiar y de la empleo para las de las culturales calidad de vida comunidades comunidades de las de la región locales comunidades Nueva infraestructura de servicios DIMENSIONES Desaparición de Pérdida de la los paisajes para diversidad y la contemplación agotamiento de los recursos naturales Abandono de la actividad artesanal como forma de vida FISICA CULTURAL ECONÓMICA Cambios en la actividad productiva de la población nativa Pérdida de Aumento de la ingresos de la ocupación población laboral informal nativa de la población BIÓTICA ECONOMICA Disminución Aumento de área Mas pérdida de del área con construida la diversidad vocación natural agrícola Incremento áreas desertizadas POLÍTICA de 76 . DIMENSIONES Aparición de nuevas actividades económicas urbanas FISICA BIÓTICA Construcción de Mayores niveles nueva de contaminación infraestructura de de los recursos servicios naturales CULTURAL Nuevas relaciones producción ECONÓMICA POLÍTICA Fortalecimiento No existe de de la economía regulación de informal autoridad competente del Disminuye interrelación hombrenaturaleza la Disminución de No existe los ingresos regulación de familiares autoridad competente Mayor tránsito de vehículos Agotamiento Destrucción del Perdida de los recursos paisaje de bS-T sotobosque no maderables del bosque Incremento de Mayor ocupación Mayor Cambio de la economía del espacio contaminación relaciones informal. publico del aire y el suelo producción Acondicionami Crecimiento del Pérdida ento de nuevo espacio artificial hábitat y amoblamiento diversidad urbano DIMENSIONES POLITICA La Unidad de Parques Nacionales no puede ejercer como autoridad ambiental en el Parque SFF Los Colorados FISICA BIÓTICA las Generación de de ingresos para una parte de la población Ausencia de programas de fortalecimiento empresarial del Fortalecimiento Pérdida de Ampliación del la del estilo de vida valores espacio artificial urbano autóctonos institucional CULTURAL Existe una oficina Se siguen La cultura urbana del Parque con perdiendo áreas del consumismo una jurisdicción de bS-T se fortalece en la territorial muy región limitada ECONÓMICA POLÍTICA Algunas comunidades siguen extrayendo recursos del bosque de una manera no sostenible No existen mecanismos que permitan la actuación oportuna de las autoridades competentes y la Unidad de Parques para ejercer control en el área protegida Se siguen extendiendo las áreas artificiales Dificultad en la Deterioro del Contaminación Bajos niveles de Disminución aplicación de la paisaje por la de suelos y conciencia del potencial normatividad contaminación fuentes de agua ambiental en las productivo del ambiental con residuos comunidades ecosistema de sólidos urbanos y área protegida aguas servidas del bS-T Cambios en los Aumento del usos del suelo espacio artificial al interior del Parque SFF Los Colorados La autoridad ambiental no hace presencia oportuna para ejercer control en el área protegida Pérdida de Establecimiento Disminución En entredicho nichos de fauna y de relaciones de temporal de la la política de flora desarraigo de los producción protección del habitantes agrícola área protegida nativos con el de bS-T medio natural 77 . BIÓTICA Desplazamiento de la fauna silvestre y perdida de la diversidad florística Incremento en los impactos negativos al ecosistema natural por generación de residuos sólidos y líquidos.DIMENSIONES Implantación de modelos urbanos de desarrollo y relaciones en el Parque FISICA Fortalecimiento de la red de servicios asociada al turismo Aparición de Desplazamiento nuevos actores de la población sociales. también deterioró la situación social y económica de sus habitantes. nativa económicos y políticos.  El modelo económico extractivo no solo agotó la base de recursos naturales de la región.3. ruido y contaminación atmosférica Aumento del área de potreros y de áreas artificiales CULTURAL Abandono de prácticas tradicionales de la población nativa y desplazamiento Surgimiento de nuevos códigos de convivencia y relaciones de producción ECONÓMICA Fortalecimiento de nichos de economías urbanas POLÍTICA Preponderancia de la centralidad sobre la periferia Mayor presencia de autoridades civiles y policiales de la centralidad Nuevas formas Urbanización de valoración y violenta del usos del territorio territorio Trastrocamiento en las relaciones de poder entre estado. 78 . lo que incrementa la tensión entre la empresa ISA Interconexión eléctrica y la Unidad de Parques Nacionales.  El mayor impacto se sigue presentado en la perdida de espejos de agua. especies nativas valiosas y el cambio drástico en uso del suelo.  La política de áreas protegidas y administradas por la Unidad de Parques naturales nacionales se ha convertido en una importante estrategia que permitirá evitar la extinción del bosque seco tropical (bs-T). ni hay creados los mecanismos que permitan que en tiempo real otras autoridades lo hagan. CONCLUSIONES AL ESTUDIO DE IMPACTOS AMBIENTALES  La ejecución de proyectos lineales en la zona del Parque de Santuario de fauna y flora (SFF) de Los Colorados genera presión sobre los recursos naturales.  Una de las mayores debilidades para proteger lo que aún queda de bosque seco es que la autoridad ambiental que tiene jurisdicción en esta región no ejerce control de manera oportuna. comunidades y parapoderes Pérdida de la gobernanza del estado en la región 7.  Proteger las especies nativas y endémicas de la región. para lo cual se recomienda que las cuadrillas de ISA encargadas del mantenimiento de las servidumbres vayan acompañadas de un especialista que identifique las especies valiosas y trace pautas precisas para su manejo. RECOMENDACIONES PARA MITIGAR LOS IMPACTOS AMBIENTALES.  Proteger los espejos de agua y mantos acuíferos del subsuelo.  Implementar corredores biológicos para disminuir la fragilidad del bosque seco. CONCLUSIONES OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1 Y 2  Para la gasificación y la pirólisis. para efectos prácticos se ha definido que la biomasa dominante es Gynerium sagittatum (caña flecha) por varias razones: 79 . en caso de ser necesario. En este sentido se recomienda que las compensaciones de ISA Interconexión eléctrica por los impactos generados en la región se materialicen en áreas específicas que aporten a la consolidación del programa de recuperación y ampliación del bosque seco. lo que se traduce en mayor cantidad de productos. el modelo económico extractivo es el máximo motivador de la crisis ambiental de toda la región y pretender que este sea modificado por decreto no tendría sentido. Tales acciones son:  Extender el área protegida del Parque SFF Los Colorados. si bien no es la especie con mayor poder calorífico.  Implementar en toda el área urbana del SFF Los Colorados el Plan de manejo integral de residuos sólidos (PMIRS) y todas. y así una mayor cantidad de energía. es la que menos cantidad de ceniza contiene. Mientras que en la combustión fue más determinante el poder calorífico de Hura C.7. el reconocimiento esta crisis ambiental ha hecho posible una serie de acciones.  Legislar en tiempos reales para impedir que dentro del área protegida se aumenten los espacios artificiales con la construcción de viviendas y/ó obras civiles.. sin embargo. 8. las cuales se deberán seguir fortaleciendo en aras de conservar lo que aún queda de este importante ecosistema de bosque seco. la especie que generó mayor cantidad de energía fue Gynerium S. con mayor eficiencia energética por unidad de masa.. gas de síntesis y bio-combustible respectivamente. Sin embargo.las actividades de saneamiento básico.  En esta investigación se ha propuesto un sistema de bioenergía compuesto por tres especies vegetales.  Fortalecer los programas de educación y sensibilización ambiental en toda la región. Como se dijo en un principio.4. a la presencia de fauna. fue la especie que produjo menos energía por kilogramos de biomasa. lo que garantiza la disponibilidad permanente de biomasa.. o Es un cultivo perenne y de rotación corta. resultado que sigue coincidiendo con los obtenidos anteriormente en el trabajo de pre-grado de Urán y Herrera. tejido en donde se alojaba el mayor porcentaje de hemicelulosa. validan lo planteado por Shädel. San Jacinto y San Juán Nepomuceno. la pirólisis y la combustión se comportaron de maneras diferentes dependiendo de la especie. son consideradas en este estudio como especies de gran interés tanto por su potencial energético.o Su manejo agronómico es ampliamente conocido por las comunidades locales de Carmen de Bolívar.. Por otro lado. o El cultivo de esta gramínea rizomatosa se adapta a los suelos marginales y ambientes de estrés hídrico de esta región. comparado con las otras especies. lo cual se debe al menor contenido de lignina y a un más bajo poder calorífico y un alto contenido de ceniza. tecnología‖ más apropiada para aquellas comunidades no interconectas (CNI) a la red de transmisión de energía de 80 . 2011.  El Pedilanthus. como para la producción de compuestos químicos intermedios utilizados en la industria farmacéutica. a la reparación del paisaje y a la rehabilitación de los bosques. que los árboles de hoja ancha contenían más albura.  Los contenidos de celulosa y hemicelulosa encontrados en Hura C. o El cultivo de Gynerium sagittatum aporta en la recuperación de los suelos. como el uso del bioetanol lignocelulósico para cogenerar energía eléctrica. tanto el compostaje. 2009.  La gasificación con recirculación de finos fue la alternativa que generó mayor cantidad de energía.  Los balances de materia y energía han mostrado lo ineficientes que son.  Tanto Pedilanthus T. como Hura C. con una buena diferencia frente a la combustión y la pirólisis.  Esta investigación concluye que la fórmula ―biomasa Vs. o La investigación confirmó ser la especie más eficiente en la coogeneración de energía eléctrica y estar a la par en la producción de bioetanol con Hura crepitans. mantos acuíferos superficiales y subterráneos. en todas las alternativas. además.  Se debe iniciar un estudio de las posibilidades de plantaciones energéticas. estrés hídrico y de alta producción de biomasa. gasificación con recirculación de finos. RECOMENDACIONES A LOS OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1 Y 2  Es evidente que para la implementación de un sistema de bioenergía en nuestro país.la empresa ISA S. San Juan Nepomuceno y Parque SFF Los Colorados.  Se recomienda darle continuidad a esta investigación con la implementación de parcelas demostrativas y de investigación de Gynerium sagittatum de 400 M2 para valorar el potencial energético de hojas y tallos. San Juán Nepomuceno y Parque de SFF Los Colorados es: Gynerium sagittatum Vs. especies que se adaptan a suelos marginales.A. 81 .A.. a altas temperaturas.  Se recomienda cuantificar la disponibilidad de suelos marginales en la región comprendida entre el Carmen de Bolívar. San Jacinto. Inicialmente se sugiere involucrar las 20. corredor que sirve de servidumbre a la línea de transmisión de 500 KVA de ISA S. y de esta manera determinar el potencial de producción de biomasa de cultivos energéticos para proyectos de coogeneración de energía eléctrica. San Jacinto.  Se propone un sistema de bioenergía para resolver la situación de las comunidades no conectadas al sistema de distribución de energía eléctrica (CNI). 9. en donde se integren cultivos energéticos y residuos forestales con tecnologías de baja y mediana escala de gasificación con recirculación de finos. centradas en especies gramíneas rizomatosas C-4 y algunas especies denominadas CAM. en la región comprendida entre El Carmen de Bolívar. en este caso Gynerium sagittatum y el aprovechamiento de los residuos de cosecha.000 familias que carecen del servicio de energía eléctrica en esta región (Montes de María). La disponibilidad se puede garantizar con el establecimiento de los llamados ―cultivos energéticos‖ en suelos marginales. la viabilidad económica estará determinada por la disponibilidad de la biomasa y el transporte de la misma. 2000. MOBOC.D. Arias H." FOOD AND AGRICULTURE ORGANIZATION OF THE UNITED NATIONS (FAO). McGraw-Hill Interamericana. 79-84. 1991. 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Wooley. 1999. al. 2007) PROBLEMA: PROBLEMA: Utilizar biomasa para aprovecharla solo energéticamente no haría viable económicamente un proyecto de Planta (Kaylen M. al. Implementación de proyectos locales. SOLUCIÓN: Utilización de la biomasa renovable (Lomborg C. 2009....2008). et.. 2002) SOLUCIÓN: 1. 2002.. 2010) energéticas (Ponton J. Uso biomasa de segunda generación para producir biocombustibles. Lema A. 2009) PROBLEMA: En la zona andina no sería rentable económicamente ni socialmente aceptable (Lema A. al.. Ososrio L. 2009) 93 . et al. Mabee W. (Ponton J... 2010) SOLUCIÓN: Plantaciones SOLUCIÓN: Optimizar uso de la biomasa a través de proyectos de biorrefinerías (Correia M. 2009) 2. 2. Uso de especies seleccionadas (y mejoradas) para la obtención de hidrocarburos y productos químicos (Torney et. et. 2009) No está asegurada su disponibilidad en el territorio colombiano para una solución real del problema (Abassi T. al. Plantaciones energéticas en tierras marginales. al.. al. 2009. Alvira P..MATRIZ DEL PROYECTO INVESTIGACIÓN UNAL-ISA PROBLEMA: Agotamiento de las reservas de combustibles fósiles (Gnansounou et. et. al. et... productos químicos de interés para la industria y para cogenerar energía (Mabee W. et al. et. 2007) 1.. 2007. al. et. animal y Laboratorio Productos Naturales-UNAL Aromáticos Grupo de diagnóstico y control de la contaminación GDCON-U. 94 .BROMATOLÓGICOS FITOQUÍMICOS HIDROCARBUROS Fibra detergente ácida Alcaloides Alifáticos Fibra cruda Esteroides Fibra detergente lignina Flavonoides Fibra neutra Fenoles y taninos Energía bruta Saponinas Humedad Cumarinas Proteína bruta Lactonas sesquiterpénicas Cenizas totales Glicósidos sesquiterpénicos Laboratorio nutrición bioquímica-U de A. de A. Se sugiere. como de la Entidad que otorga el permiso Se sugiere tener disponibles recursos económicos para cumplir con los tiempos exigidos. Igualmente es importante que en dichas coordenadas se encuentren las muestras de colecta. La Entidad exige publicar en un periódico local aspectos generales de la investigación 5 días hábiles para hacer la publicación y enviarla a la Entidad que otorga el permiso de de de en En esta fase se espera que la Entidad viabilice el permiso - La Entidad se toma aproximadamente 60 días para viabilizar el permiso Observación Se sugiere que el Formato 1 SINA vaya firmado por el investigador. hay nuevamente respuesta.ANEXO B. unos 5 meses o más). que la publicación se haga en el periódico ―El Mundo‖. Verificar que el título del proyecto de investigación sea afín con la metodología propuesta para la colecta Se sugiere verificar que la carta haya sido recibida Se sugiere averiguar quien es el funcionario que tiene a cargo el trámite. Se sugiere que las coordenadas aportadas en el Formato 1 no coincidan con la presencia de comunidades indígenas o afrodescendientes. tanto en el Ministerio del Interior y Justicia. para el caso de investigaciones en Medellín. tres veces más económico que ―El Colombiano‖ y el resultado es el mismo Se sugiere mantener contacto con el Funcionario que gestiona el trámite. Pasado este plazo y sino hay respuesta. Metodología para realizar el trámite de la Resolución 620 de 1997 Actividad Envío solicitud permiso investigación diversidad biológica Doc umento utilizado Formato 1 SINA Carta aval del tutor Carta personal Copia proyecto investigación en físico y magnético Tiempo empleado 20 días después de enviado hay respuesta Envío de solicitud de verificación de la presencia de comunidades indígenas o afrodescendient es al Ministerio de Interior y de Justicia Envío cartarespuesta del Ministerio de Interior y Justicia a la Entidad con la cual se está tramitando el permiso de investigación Carta dirigida al Grupo de Consulta previa 20 días después de enviado hay respuesta Carta respuesta del Ministerio de Interior y Justicia Publicación en un periódico local Copia de la publicación en el periódico 15 días después de haber sido enviada la carta del Ministerio del Interior a la entidad con la que se tramita el permiso. se sugiere viajar para verificar personalmente 95 . de lo contrario implicaría entrar a negociar con dichas comunidades (en tiempo.