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Fecha de actualización de la aplicación: 19 de octubre de 2017.

Nota: 31 de diciembre de 2016.

Introducción

La Secretaría de Energía en colaboración con la Comisión Federal de Electricidad, elabora el presente documento con el fin de poder ubicar espacialmente las principales fuentes generadoras de biomasa que puede ser utilizada con fines energéticos.

"Este instrumento tiene como objetivo, mostrar el potencial energético de la biomasa residual y la biomasa en México. La biomasa residual se clasificó en cuatro grandes grupos, de acuerdo a las actividades productivas más importantes que generan materia orgánica; agrícola y forestal, pecuaria, urbana e industrial. La biomasa se consideró como la generada a partir de cultivos para fines energéticos tal como la caña de azúcar, para la obtención de bioetanol o la palma de aceite, cultivada con la finalidad de obtener biodiesel. Dentro del gran grupo de biomasa, también se consideró la biomasa proveniente de bosques sustentables.

Las cifras presentadas corresponden a la energía térmica primaria, es decir, la energía que podría obtener por calorimetría directa, por lo que no se contemplan pérdidas por eficiencias de los equipos para aprovechamiento de la misma, como calderas, turbinas, motores, etc. Con esta característica, resultará más cómodo para el desarrollador de proyectos seleccionar la tecnología que más factible sea para un proyecto particular.

Para determinar tanto la masa y/o el volumen de la biomasa residual y su correspondiente potencial energético, se consultaron referencias bibliográficas, tanto nacionales e internacionales. Las principales fuentes de información fueron: el Sistema de Información Agrícola y Pecuario (SIAP), el Directorio Estadístico Nacional de Unidades Económicas (DENUE), la base de datos de los Centros de Almacenamiento y Transformación de la Dirección General de Gestión Forestal y Suelos de la SEMARNAT, bases de datos de algunas empresas, cámaras y asociaciones industriales, artículos científicos del INIFAP, COLPOS, etc. Cabe aclarar que en este estudio, no se realizaron trabajos experimentales.

El volumen de generación de biomasa y el potencial energético, fue estimado para las 32 entidades federativas del país, y en algunas actividades productivas, para los más de 2,400 municipios. En otros casos, solo se presenta la información en forma parcial, debido a que se carece de información o es confusa.

Los parámetros que se utilizaron principalmente para la estimación del volumen de biomasa y del potencial energético fueron el coeficiente de generación de residuo y el poder calorífico inferior. Los procesos de transformación de energía considerados fueron la combustión en caldera y la generación de biogás mediante digestión anaerobia.

De esta forma la biomasa y la biomasa residual estimada fueron de aproximadamente 278 millones de toneladas de residuos sólidos. El potencial energético estimado para esta cantidad de residuos es de aproximadamente 2,980 PJ. El 58% del potencial proviene de los bosques y el 27% de los residuos agrícolas y forestales.

Nota: Debido a la naturaleza, esta herramienta tecnológica debe actualizarse continuamente. Por lo tanto, no es un trabajo terminado en tanto siga habiendo nueva y mejor información.

Clasificación de la energía para la obtención de energía eléctrica y sus recursos energéticos

Figura 1.Clasificación de la energía para la obtención de energía eléctrica y sus recursos energéticos.

Glosario y acrónimos

Accesibilidad: Cuando no existen restricciones de uso de un recurso por distancia, pendiente, protección ambiental y alto valor de conservación de recursos naturales.

Aceites vegetales: Triésteres de la glicerina con diversos ácidos grasos. Se obtienen por prensado o por extracción con solventes de diversas semillas y frutos oleaginosos, medidos en t.

Alcohol anhidro: Etanol puro, al 99.9% en volumen. Obtenido por deshidratación del etanol de 96°, se le llama también etanol deshidratado. Puede mezclarse con la gasolina. Medido en m3 o L.

Alcohol hidratado: Etanol que después de destilado contiene un 4% de agua en volumen. Sinónimo de etanol de 96°. No puede mezclarse con la gasolina. Medido en m3 o L.

Áreas de protección ambiental designadas: Áreas Naturales Protegidas federales, estatales o municipales.

Bagazo: Un co-producto sólido y fibroso de la molienda de la caña de azúcar. Contiene aprox. 50% de agua. Usado como combustible de calderas de ingenios y trapiches.

Biodiesel: Mezcla de mono ésteres del metanol con diversos ácidos grasos. Se obtiene por la trans-esterificación de aceites vegetales (o grasas animales) con metanol. Medido en m3 o L.

Biogás: El biogás es el producto gaseoso de la digestión anaerobia de compuestos orgánicos. Su composición, que depende del sustrato digerido y del tipo de tecnología utilizada; sin embargo tiene una composición media de 50-70% de metano (CH4), 30-50% Dióxido de Carbono (CO2) y ≤ 5% Sulfuro de Hidrógeno (H2S).

Biomasa forestal accesible: Es la biomasa maderable de bosques y selvas a la cual no se tienen restricciones de acceso por distancia a caminos, pendiente, por ser áreas naturales protegidas, o de alto valor de conservación.

Biomasa forestal: Toda la materia constituyente de, o producida por, los organismos vivientes en las selvas, bosques, matorrales, vegetación hidrófila, halófila el tiempo geológico presente. Medida en toneladas de Materia Seca (tMS).

Biomasa residual: en este documento se considerará biomasa residual a cualquier tipo de materia orgánica animal o vegetal que resulte como desperdicio de un proceso productivo.

Biomasa: Se denomina biomasa a toda la materia orgánica que se encuentra en la tierra. Como fuente de energía presenta una enorme versatilidad, permitiendo obtener mediante diferentes procedimientos tanto combustibles sólidos como líquidos o gaseosos. De origen vegetal o animal, que incluye los materiales que proceden de la transformación natural o artificial. Cualquier tipo de biomasa proviene de la reacción de la fotosíntesis vegetal, que sintetiza sustancias orgánicas a partir del CO2 del aire y de otras sustancias simples, aprovechando la energía del sol. La energía que se puede obtener de la biomasa proviene de la luz solar, la cual gracias al proceso de fotosíntesis, es aprovechada por las plantas verdes mediante reacciones químicas en las células, las que toman CO2 del aire y lo transforman en sustancias orgánicas, según una reacción del tipo: CO2 + H2O (H-COH) + O2. En estos procesos de conversión la energía solar se transforma en energía química que se acumula en diferentes compuestos orgánicos (polisacáridos, grasas) y que es incorporada y transformada por el reino animal, incluyendo al ser humano, el cual invierte la transformación para obtener bienes de consumo.

Caña forraje: Caña cultivada para alimento del ganado.

Caña fruta: Caña cultivada para consumo directo como fruta.

Caña industria: La caña de azúcar destinada a procesamiento en ingenios azucareros y destilerías de alcohol.

Caña piloncillo: Caña destinada a su elaboración en trapiches artesanales que producen azúcar de piloncillo o azúcar mascabado.

Caña semilla: La caña de azúcar que se destina a la siembra o resiembra de cultivos de caña.

Carbón vegetal: Es el residuo sólido derivado de la carbonización, destilación, pirólisis y torrefacción de la madera.

Coeficiente de conversión industrial: Tasas de transformación de una materia prima en un producto industrializado. A veces denominado “rendimiento industrial” o (incorrectamente) “eficiencia del proceso industrial”. Se expresa como una fracción, en unidades de masa /masa, de volumen / masa o de masa / volumen.

Datos dendrométricos: Datos de mediciones y estimaciones de dimensiones de los árboles. Por ejemplo, diámetro normal, altura, diámetro de copa.

Demanda bioquímica de oxígeno (DBO): se usa como una medida de la cantidad de oxígeno requerido para oxidación de la materia orgánica biodegradable presente en la muestra de agua y como resultado de la acción de oxidación bioquímica aerobia. La demanda de oxígeno de las aguas residuales es resultado de tres tipos de materiales: orgánicos carbónicos (utilizables como fuente de alimentación por organismos aeróbicos), nitrógeno oxidable derivado de la presencia de nitritos, amoniaco y en general compuestos orgánicos nitrogenados que sirve como alimentación para bacterias específicas (Nitrosomas y Nitrobacter) y compuestos químicos reductores (ión ferroso, sulfitos, sulfuros y que se oxidan por oxígeno disuelto). (R.S. Ramallo, (1996), Tratamiento de aguas residuales, editorial REVERTÉ, pp. 34).

Demanda química de oxígeno (DQO): corresponde al volumen de oxígeno requerido para oxidar la fracción orgánica de una muestra susceptible de oxidación al dicromato o permanganato, en medio ácido. (R.S. Ramallo, (1996), Tratamiento de aguas residuales, editorial REVERTÉ, pp. 29).

Diámetro normal: Diámetro de las árboles tomado a una altura de 1.30 m.

Digestión anaerobia: La digestión anaerobia es un proceso biológico en el que la materia orgánica, en ausencia de oxígeno, y mediante la acción de un grupo de bacterias específicas, se descompone en productos gaseosos o “biogás” (CH4, CO2, H2, H2S, etc.), y en digestato, que es una mezcla de productos minerales (N, P, K, Ca, etc.) y compuestos de difícil degradación.

Emisiones GEI: Producción de gases a la atmósfera terrestre que dan lugar al fenómeno denominado efecto invernadero.

Equivalente energético: La cantidad de energía primaria recuperable de una cierta cantidad de material.

Existencias forestales: Cantidad de biomasa forestal maderable estática en un área determinada.

Factor de forma: Relación que existe entre el volumen total árbol y el volumen cilíndrico. Siempre es menor o igual a 1.0.

Factor de uso energético (FUE): Fracción de la biomasa maderera que puede ser usada como energético, una vez que se han restado otros usos.

Flujos de materiales: Modelos que representan la transformación de los materiales en cantidad y calidad, a lo largo de un proceso de producción y uso final.

Fuente de generación de biomasa: Se refiere al sitio donde se genera la materia de carácter orgánico (biomasa), a partir de procesos de transformación naturales o provocados.

Geodatabase: Una base de datos asociados a su ubicación geográfica (por polígonos u otras referencias geográficas).

Grupo de vegetación: Agrupación que hace INEGI de los tipos de vegetación en sus cartas de Uso del Suelo.

Incremento medio anual: Crecimiento promedio de los árboles en un año, que puede expresarse en crecimiento en diámetro, circunferencia, volumen o biomasa maderable.

Información o dato secundario: Se refiere a la información o dato que ha sido obtenido a partir de dos o más recursos informativos, a partir de la utilización de modelos estadísticos o matemáticos; o bien, aquella que ha sido generada aprovechando elementos de dos o más recursos informativos, a partir de técnicas particulares y específicas para el tipo de dato o información manipulada.

Información primaria: Corresponde a la información que ha sido extraída y registrada a la base de datos correspondiente, directamente de un único recurso informativo.

Leña equivalente: Leña necesaria para producir cierta cantidad de carbón vegetal.

Leña: Madera usada para producir calor y luz por medio de su combustión.

Materiales energéticos: Todos los materiales apropiados para producir energía útil (por lo general son los combustibles).

Materiales no energéticos: Los materiales que no son apropiados para producir energía útil o no son destinados a ese fin.

Melaza: Solución concentrada de diversos azúcares que queda al final de la cristalización y separación de la sacarosa en los ingenios azucareros. Se comercializa como melaza de 85°Brix, y contiene 85% de sólidos.

Método: Un método es un conjunto de procedimientos estructurados, formales, sistematizados, científicamente fundamentados, característicos de una profesión y/o de la investigación (Lima; 1983).

Metodología: Por metodología se entiende genéricamente toda aquella lógica, racionalidad o pensamiento en torno a un proceder (modus, proceso), el cual persigue intencionalmente un fin determinado o un objetivo específico (Villaseñor; 2007).

Palmiste: Nuez o coquito del fruto de la palma aceitera, que se separa en las fábricas de aceite de palma y se reprocesa para obtener aceite de nuez de palma. Para los fines del proyecto se habla de fuentes de generación de biomasa residual pecuaria y urbana.

Pasta forrajera: Co-producto sólido de la destilación de etanol a partir de granos. Se comercializa en húmedo como DGS (Distiller´s Grains and Solubles) o después de secada como DDGS (DriedDistillersGrains and Solubles).

Peso específico: Es el cociente del peso de una sustancia y su volumen.

Poder calorífico: Cantidad de energía térmica que libera un material al quemarse. El PC Superior (PCS) o Bruto se mide en calorímetro, a 20-21 °C. El Inferior (PCI) o Neto es el PCS menos el calor perdido por los gases de combustión, a 130 °C.

Potencial de producción de biomasa: Producto de la productividad forestal accesible de biomasa forestal y el Factor de Uso Energético.

Potencial energético forestal: Producto del Potencial de Producción de Biomasa Forestal para Energía y el Poder calorífico inferior de esa biomasa.

Potencial energético: Producto del Poder Calorífico Inferior por la cantidad de biomasa generada. Representa la capacidad de un cierto recurso para producir energía en condiciones ideales. Medido en J, MJ, PJ.

Procedimiento: Es un término que hace referencia a la acción que consiste en proceder, que significa actuar de una forma determinada. Por otra parte, para los fines de entendimiento de la presente metodología, y de acuerdo a Lima; 1983, son aquellas actividades que se realizar para alcanzar un fin específico y que se incluyen dentro de un método.

Producción agrícola: La masa de un cultivo que es cosechada en una cierta unidad de tiempo (generalmente un año agrícola). Medida en t/a.

Producción: Es el volumen de producción que se logró levantar en determinada superficie cosechada. Es un dato de suma importancia ya que con este indicador se determina el comportamiento de la actividad agrícola en el País.

Productividad forestal: Es la producción neta de biomasa de un bosque o selva en una superficie y tiempo determinados.

Productividad maderera: Es la producción neta de biomasa maderera de un bosque o selva en una superficie y tiempo determinados.

Racimos y frutos frescos: El conjunto de frutos y racimos de la palma aceitera, tal como es cosechado en campo e ingresado a las fábricas de aceite.

Recurso informativo: Se refiere a todas las “fuentes” de información de donde es posible extraer información sobre biomasa residual pecuaria y urbana en México, ya sea, en presentación digital o impresa.

Recursos bioenergéticos: Cualquier recurso proveniente de la biomasa que puede ser usado como energía.

Recursos bioenergéticos: Recursos de biomasa que pueden ser utilizados para la producción de energía. Medidos en unidades de masa o de energía.

Recursos forestales: Para México son todas las áreas cubiertas por matorrales, selvas, bosques, vegetación hidrófila, halófita, samófila y gypsófila.

Rendimiento agrícola: La masa de un cultivo que es cosechada por unidad de superficie (generalmente, una hectárea) en la unidad de tiempo. Medido en t/ha/a.

Rendimiento obtenido: Es el resultado de la división de la producción obtenida entre la superficie cosechada. En muchos casos el rendimiento también puede ser un dato y no un cálculo, debido a que se puede obtener a partir de la medición física del producto en laboratorio y con ese dato se puede calcular la producción obtenida.

Restricciones ambientales: Para este trabajo se refiere a los recursos forestales que no pueden ser aprovechados por ser de alto valor de conservación, estar en áreas naturales protegidas y/o estar en áreas con pendientes del terreno que aumenten el riesgo de erosión del suelo.

Restricciones de acceso: Para este trabajo, se refiere a distancias mayores a 3 o 5 km de caminos, a pendientes mayores a 30%, a áreas con alto valor de conservación de sus recursos naturales y a áreas naturales protegidas.

Sólidos volátiles totales: Cantidad de materia orgánica (incluidos aquellos inorgánicos) capaz de volatilizarse por el efecto de la calcinación a 550°C ± 50°C en un tiempo de 15 min a 20 min.

Superficie cosechada: Es la superficie de la cual se obtuvo producción, esta variable se genera a partir de que inicia la recolección, la cual puede ser en una sola ocasión como en el caso del Maíz Grano o del Frijol; o en varios cortes como ocurre con los cultivos de recolección, tales como el Tomate Rojo, el Chile verde o la Calabacita, incluye la superficie en que presentó siniestro parcial.

Superficie forestal: Área cubierta por vegetación forestal.

Superficie sembrada: Es la superficie agrícola en la cual se deposita la semilla de cualquier cultivo, previa preparación del suelo y de la cual se lleva el seguimiento estadístico, es la variable más importante de las que genera la actividad agrícola.

Superficie siniestrada: Es el área sembrada que en el ciclo agrícola registra pérdida total por afectación de fenómenos climáticos o por plagas y enfermedades. En el caso de perennes, se reconoce la pérdida total por siniestros con afectación sólo para la producción del año agrícola de que se trate, considerando que la plantación queda en posibilidad de ser cosechada en el año siguiente.

Tala sustentable: Corte de árboles de un bosque o una selva, en donde se conservan la estructura y funciones del ecosistema.

Tipo de vegetación: Vegetación que tiene fisonomía, funcionalidad, sustrato y/o composición florística semejante.

Torta forrajera: Co-producto sólido de las semillas o frutos oleaginosos que queda después de extraído el aceite por presión o por solventes.

Vegetación: Conjunto de las plantas propias de un lugar o región determinados.

Volumen cilíndrico: Es el volumen de un árbol que se supone tiene la forma de un cilindro. Se calcula multiplicando el área basal del fuste a la altura del pecho por la altura del árbol.

Volumen total árbol: Volumen de fuste y ramas de un árbol.

Zonas de alto valor para conservación: Zonas donde existen ecosistemas, comunidades, poblaciones o especies que están muy bien conservados, son poco abundantes, endémicos, en peligro de extinción y/o cumplen un papel funcional ecológico importante.

Contacto

Lic. Ana Cecilia Porte Petit Anduaga

Teléfono: (55) 5000 6000 Extensión: 1097.
Secretaría de Energía
Subsecretaría de Planeación y Transición Energética

Dirección General de Energías Limpias

inel@energia.gob.mx

Av. Insurgente Sur 890, Piso 3, Col. Del Valle, Delegación Benito Juárez, C.P. 03100, Ciudad de México, México.

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