Biomasa Agrícola
Para la estimación del potencial energético de la biomasa agrícola residual en la región de Cundinamarca, se tuvo en cuenta la producción total de cultivos. El análisis es detallado ya que se estudia cada tipo de cultivo (transitorio, permanente y anual) en cada provincia. Los datos obtenidos fueron tomados de la Secretaria de Agricultura de la Gobernación de Cundinamarca, año 2013.
La estimación del potencial incluye todos los productos agrícolas cosechados, es decir, no solo los cultivos que poseen alto contenido energético en sus desechos sino los cultivos que pese a un bajo nivel calorífico en sus residuos, también es posible un aprovechamiento energético aunque sea mínimo.
Biomasa agrícola en el departamento de Cundinamarca
Para el estudio de la biomasa residual en el departamento de Cundinamarca es necesario abordar cada cultivo de forma independiente (transitorio, permanente y anual) por cada provincia de la región; de esta manera se puede determinar qué tipo de cultivo es el más representativo debido a su producción y al tipo de desecho orgánico generado, así como el poder calorífico que estos poseen.
En la Figura 1 se puede observar el potencial energético total (cultivos transitorios, permanentes y anuales) de la región. El cultivo de mayor potencial energético es el cultivo permanente con 7.271,61 GWh, teniendo una menor producción de cosecha comparada con los cultivos transitorios, esto se debe al tipo de residuo generado y al poder calorífico que estos mismos poseen.
Como se describió en el apartado anterior, la papa es el cultivo de mayor producción en la región representado el 71,85% de cultivos transitorios, pero los desechos generados por este tubérculo representan un muy bajo poder calorífico, por lo cual no se considera como residuo orgánico potente para un fin energético. Es por eso que el potencial energético de los cultivos transitorios equivale a 2.642,09 GWh, una energía más baja que los cultivos permanentes.
Finalmente el cultivo menos representativo es el cultivo anual debido a su baja producción y al ciclo vegetativo anual que estos tienen con 54,5 GWh de energía.
Principales cultivos para aplicaciones energéticas
Los cultivos más relevantes en función de la capacidad energética en sus residuos orgánicos fueron la caña (caña de azúcar y caña panelera), palma de aceite (incluido en los residuos de la caña, debido a que solo la provincia de Medina lo produce), el café y los cereales, dentro de los cereales se tomaron en cuenta el maíz, la cebada, y el arroz (de riego y secano). De este modo los desechos orgánicos provenientes de estos cultivos poseen gran capacidad energética, el valor estimado fue de 4.561,97 GWh.
Como se ha mencionado anteriormente, este valor de energía disminuiría al aplicarse alguna tecnología. Si se aplicara uno de estos procesos de conversión energética, como la gasificación, se tendría un potencial estimado de 3.877,67 GWh, aun así cubriendo la demanda total de energía eléctrica en la región.
Para el cultivo de caña su potencial energético se estimó en 3.303,16 GWh siendo el cultivo de mayor capacidad del departamento, le sigue el cultivo de café con 652,91 GWh y por último los cereales con una capacidad energética de 605,91 GWh.
Principales cultivos permanentes
Los cultivos permanentes seleccionados comprenden tres tipos de cultivos, que son: caña de azúcar, caña panelera, y café. Para el ánalisis, se tiene en cuenta únicamente los desechos primarios que pueden producir estos cultivos sin contemplar los residuos que pueden generar en procesos industriales. Para aprovechamiento energético y de acuerdo a las características de los residuos, éstos se agrupan según su tipo. La caña de azúcar y la caña panelera generan el mismo tipo de residuos, que son: hojas y cogollo, pero la caña panelera genera mayor cantidad de residuo, este cultivo tiene un factor de residuo (RPR) de 3,75, mientras que el cultivo de caña de azúcar tiene un factor de residuo (RPR) de 3,26. El cultivo de café presenta un factor de residuo de 3,02 y comprende tallos y hojas.
La Figura 2 presenta el mapa del departamento de Cundinamarca, donde puede observarse el potencial energético del cultivo de caña en cada provincia.
La Provincia de Medina presenta una producción considerable de palma de aceite, el residuo generado por este cultivo es el raquis con un factor de residuo (RPR) de 1,06, este residuo se agrupó con los residuos del cultivo de caña, por su potencial energético y por ser cultivado en una sola provincia.
La Tabla 1 muestra las provincias que producen cultivos de caña, este cultivo es producido en once provincias, de cuales se destaca la provincia de Gualivá, ya que su potencial energético es de 1427,74 (GWh), además de contar con una mayor producción anual donde alcanza casi las 90.000 toneladas.
La Figura 3 ilustra el potencial energético del residuo generado por el cultivo de la caña, incluyendo el potencial energético generado por el residuo del cultivo de la palma de aceite.
El cultivo del café es el segundo cultivo permanente que cuenta con gran potencial energético por parte de su residuo primario agrícola, resultado del proceso de cosecha. Donde el residuo generado son tallos y hojas, este cultivo es producido en doce provincias del Departamento, las cuales alcanzan un potencial energético de 652 GWh anuales.
La Figura 4 presenta el mapa del departamento de Cundinamarca, donde puede observarse cuales son las provincias que cultivan el café y cuáles son las que aportan mayor residuo para aprovechamiento energético.
La Tabla 2 indica la producción de café por provincias, el tipo y factor de residuo, cantidad de residuo y el potencial energético de cada provincia.
La Figura 5 muestra el potencial energético de las provincias que cultivan café. Son las provincias de Tequendama, Rionegro y Gualivá las que cuentan con mayor potencial energético, esto debido a su gran producción.
Los cálculos realizados permitieron evaluar un potencial energético base en todas las provincias de Cundinamarca, con lo cual se puede contribuir a la producción energética renovable partiendo de los residuos orgánicos agrícolas primarios. En este estudio se evaluaron todos los cultivos cosechados en Cundinamarca, es decir, los residuos con baja capacidad energética como residuos de vegetales, tubérculos, hortalizas, frutas, legumbres también fueron tomados en cuenta. De antemano se estableció que estos restos vegetables no son utilizados para aprovechamiento energético, sino que son utilizados para aprovechamiento de la ganadería. Sin embargo, este análisis incluyó a esta familia de residuos para estimar un potencial energético completo que sirva de base para estudios posteriores.
La cuantificación total de biomasa residual agrícola en el departamento de Cundinamarca se estimó en 3’163.564,835 toneladas, divididas en 904.265,51 toneladas para desechos orgánicos provenientes de cultivos transitorios, 2’242.736,07 toneladas provenientes de cultivos permanentes y 16.563,255 toneladas de cultivos anuales.
El potencial energético que se estimó en el presente estudio no tomó en cuenta la tecnología aplicada, ya que tanto los procesos termoquímicos como biológicos pueden ser aplicados a los desechos agrícolas, adaptándose mejor los procesos de gasificación y pirolisis. En consecuencia, para aplicaciones energéticas concretas se debe tomar en cuenta el factor de corrección o factor de eficiencia que presenta cada tecnología.
Potencial energético total
Con una producción agrícola total estimada en 2’589.468,00 toneladas, representadas en 1’810.993,00 toneladas para cultivos transitorios, 734.141 toneladas para cultivos permanentes y 44.334 toneladas para cultivos anuales, se estimó un potencial energético total de 9.968,21 GWh. Este valor muestra una notable producción de energía, que podría abastecer incluso la demanda de energía eléctrica de la ciudad de Bogotá que para el año 2013 fue de 9.200 GWh (FEDESARROLLO - EMPRESA DE ENERGÍA DE BOGOTÁ, 2013). Cundinamarca tiene una demanda de energía eléctrica de más de 3.000 GWh (FEDESARROLLO - EMPRESA DE ENERGÍA DE BOGOTÁ, 2013), por lo que el potencial energético estimado, aun incorporando alguna tecnología, sería capaz de cubrir la totalidad de demanda energética de la región e incluso alcanzaría para cubrir parte de la demanda de Bogotá.
El cultivo de mayor potencial energético es el permanente con 7.271,61 GWh, teniendo una menor producción de cosecha comparada con los cultivos transitorios, esto se debe al tipo de residuo generado y al poder calorífico que estos mismos poseen. De otro lado, la papa es el cultivo de mayor producción en la región, representado el 71,85% de cultivos transitorios; sin embargo, los desechos generados por este tubérculo presentan un muy bajo poder calorífico, por lo cual no se considera como residuo orgánico potente para un aprovechamiento energético. Es por eso que el potencial energético de los cultivos transitorios equivale a 2.642,09 GWh, una energía más baja que los cultivos permanentes.
Finalmente el cultivo menos representativo, con 54,50 GWh de energía, es el cultivo anual, debido a su escaza producción y al ciclo vegetativo anual. De esta manera solo se tomó en cuenta el maíz que se cosecha anualmente.
