Biomasa dentro del ecosistema
La biomasa dentro del ecosistema puede ser difícil de medir debido a las cantidades variables de agua dentro de los distintos organismos vivos. La cantidad de carbono/masa seca presente en el organismo sólo puede medirse cuando está muerto.
La biomasa se mide en gramos por metro cuadrado () en entornos terrestres como los pastizales. El volumen muestreado en un medio acuático se mide en gramos por metro c úbico (
).
La mayoría de las veces encontrarás la biomasa expresada como el cambio neto. La ecuación para ello es
Pirámide biológica de la biomasa
Al igual que la pirámide alimentaria, la pirámide de la biomasa incluirá productores y consumidores. En lugar de mostrar el movimiento de la energía a través de los niveles tróficos de una cadena/red alimentaria, la pirámide de la biomasa muestra el movimiento de la energía dentro de un área y un tiempo determinados.
Losproductores son organismos que generan moléculas orgánicas, como la glucosa, mediante fotosíntesis.
Losconsumidores son organismos que se alimentan de consumidores para obtener energía. Algunos ejemplos son los animales, como las vacas y los cerdos.
Las pirámides de biomasa indican las relaciones entre los distintos niveles tróficos y su cuantificación. La energía se calcula a partir de la masa seca de los organismos vivos.
Fig. 1 - Pirámide de biomasa en un ecosistema
Calorimetría
La energía química almacenada en la biomasa (masa seca) puede estimarse utilizando un calorímetro.
La calorimetría puede definirse como el proceso de medir la cantidad de calor liberado y absorbido durante una reacción. La calorimetría puede determinar si la reacción es endotérmica (absorbe calor) o exotérmica (libera calor).
El calor ímetro se utiliza para medir el calor implicado en este proceso. Más concretamente, se utilizará un calorímetro de bomba para medir el calor liberado por una muestra específica de biomasa. La calorimetría de bomba se realiza en los siguientes pasos:
- Se pesa una muestra (líquida o sólida) susceptible de ser quemada.
- La muestra se quema en un recipiente "bomba".
- El recipiente se llena de oxígeno, que enciende la muestra y ésta empieza a arder.
- El aumento de temperatura en el recipiente se mide como valor calorífico (CV). Este valor puede calcularse comparándolo con combustiones anteriores de muestras de una sustancia conocida.
Tipos de biomasa utilizados en la industria de los combustibles renovables
A menudo te encontrarás con una definición ligeramente distinta de biomasa dentro del sector de los combustibles renovables. La biomasa también puede denominarse fuente de combustible renovable y sostenible derivada de la materia orgánica (madera, cultivos, residuos animales, etc.). Esto se debe a que los componentes orgánicos pueden reciclarse. Por ejemplo, los vegetales liberarán sus nutrientes en el suelo al descomponerse. Puedes echar un vistazo detallado a este proceso en nuestro artículo Ciclos de nutrientes.
Elbiocombustible puede definirse como cualquier combustible derivado de la biomasa.
Utilizamos muchos tipos de combustible de biomasa en nuestra vida cotidiana. La madera es el mayor recurso.
Fig. 2 - Fuentes de biomasa en un ecosistema
Residuos forestales
Los árboles retirados para uso comercial suelen dejar partes no deseadas en los lugares de tala. A menudo se realiza un clareo precomercial. La biomasa utilizada como combustible incluirá árboles muertos, árboles comercialmente "no aptos" (procedentes del clareo) y otras partes no deseadas, como ramas enfermas.
El clareo precomercial elimina algunos árboles para dar a otros espacio suficiente para crecer.
Escocia tiene 1.318.000 hectáreas de bosques, ¡que generan combustible sostenible para unas 250.000 casas! Puede que tu casa también se alimente del bosque escocés si vives en Escocia.
Muchos de estos residuos también serán utilizados por la industria que los produce.
Cultivos energéticos dedicados
Los cultivos pueden cultivarse no sólo para obtener alimentos, sino también para proporcionar biomasa para combustible. Hay dos tipos de cultivos energéticos específicos: herbáceos y leñosos.
Los cultivos herbáceos, como el pasto de trigo, son perennes, lo que significa que las plantas suelen vivir más de tres años. La hierba de trigo tiene una biomasa elevada y se clasifica como planta C4.
Las plantas C4 contienen la enzima PEP carboxilasa, utilizada en la "fijación del carbono". Este proceso asimila los compuestos de carbono en formas más utilizables para la planta.
Las plantas C4 son más eficientes que las C3 (que utilizan la enzima RUBSICO) debido a su elevada tasa de fotosíntesis y a su reducida fotorrespiración. La fotorrespiración es una vía de despilfarro en la que la enzima RUBISCO (en las plantas C3) utilizará oxígeno en lugar de dióxido de carbono.
Entre las plantas leñosas se incluyen los árboles frondosos de crecimiento rápido (dicotiledóneas). Por ejemplo, el arce, el álamo y el nogal.
Residuos de cultivos agrícolas y desechos animales
Los residuos de cultivos agrícolas suelen incluir paja de trigo, arroz y rastrojo de maíz. Los residuos suelen utilizarse para producir piensos. Los residuos de cultivos también pueden minimizar la erosión del suelo por el viento y el agua. También puede proporcionar protección térmica a las plantas durante las bajas temperaturas.
Los residuos animales suelen utilizarse como abono natural en la agricultura. El estiércol del ganado también puede utilizarse para producir combustible. El combustible puede generar electricidad para la calefacción industrial y doméstica y el transporte.
Residuos municipales y aguas residuales
Los residuos sólidos urbanos y los residuos comerciales pueden utilizarse para fabricar combustible derivado de residuos. Los residuos de comida recogidos con tu reciclaje también pueden servir de biocombustible. También puedes hacer tu propio compost con los residuos de comida si tienes un jardín.
Enprimer lugar,se trataránlas aguas residualespara producir lodos de depuradora. Tras el tratamiento, los agricultores podrán utilizarlo como abono. El agua sobrante, que contiene partículas invisibles de suciedad , se someterá a otros tratamientos para eliminar las bacterias nocivas.
Ventajas e inconvenientes del uso de la biomasa en la industria de los combustibles renovables
Vamos a tratar algunas ventajas e inconvenientes de la utilización de la biomasa como recurso combustible.
| Ventaja | Desventajas |
| Fuente de energía renovable | Aunque renovable, no es completamente limpia (seguirá produciendo contaminantes atmosféricos, pero menos que el combustible no renovable) |
| Carbono neutro | Coste más elevado en comparación con otras alternativas renovables |
| Menor dependencia de la quema de combustibles fósiles | Posible deforestación |
| Reduce los residuos | Las plantas de biomasa requieren mucho espacio |
| Menos caras que los combustibles fósiles | La biomasa no es tan eficiente como los combustibles fósiles |
Tabla 1. Ventajas e inconvenientes de la biomasa como fuente de combustible renovable.
Aunque la biomasa tiene muchas ventajas y potencial para ser una buena fuente renovable, aún está en sus primeras fases de desarrollo en comparación con otras fuentes renovables, como la energía eólica y la solar.
La biomasa utilizada como combustible se ve frenada en gran medida por su menor eficiencia, espacio y costes. Los biocombustibles suelen mezclarse con combustibles convencionales para contrarrestar este problema de eficiencia y mejorar el ahorro de combustible. Sin embargo, todavía hay que abordar el problema de la eficiencia antes de que la biomasa pueda ser una alternativa completamente viable a los combustibles fósiles.
Agricultura biológica
La agricultura biológica puede definirse como un método de prácticas agrícolas sin productos químicos . La agricultura biológica se centra en mejorar la microbiología del suelo para aumentar el crecimiento de las plantas y el rendimiento de la producción.
Prácticas para aumentar la eficiencia en la transferencia de energía
Para aumentar la eficiencia, los agricultores podrían
- Reducir las pérdidas respiratorias de los animales de granja, por ejemplo reduciendo sus movimientos. Se transferirá más energía a la cadena alimentaria humana.
- Simplificar las cadenas alimentarias humanas. Esto también conducirá a una mayor eficiencia, ya que se perderá menos energía a causa de las malas hierbas y las plagas. Puedes conseguirlo mediante el uso de herbicidas e insecticidas.
Ventajas de la agricultura biológica en la agricultura
Discutiremos las principales ventajas de las prácticas de agricultura biológica.
Sostenibilidad
La agricultura biológica pretende establecer la fertilidad del suelo a largo plazo sin fertilizantes artificiales, que requieren recursos no renovables para la producción. En su lugar se utilizan abonos orgánicos, como el estiércol y el compost.
La agricultura biológica permite que el suelo retenga carbono. Diversas prácticas de gestión, como la integración de leguminosas fijadoras de nitrógeno y la rotación de cultivos, pueden aumentar el retorno de carbono al suelo. Esto ayuda a mitigar el efecto invernadero .
El efecto invernadero es un proceso que calienta la superficie de la Tierra.
Seguro que alguna vez has oído hablar del calentamiento global. Y por una buena razón. La mayor parte de lo que habrás oído se refiere a la concienciación sobre este problema, porque nosotros somos la causa principal. Al quemar combustibles fósiles, se ha producido un aumento de los gases de efecto invernadero, es decir, de los gases que atrapan el calor en nuestra atmósfera. Esto incluye el dióxido de carbono y otros como el óxido nitroso.
El calor atrapado en la atmósfera eleva la temperatura de la Tierra, lo que no sólo nos afecta a nosotros, sino también a la diversidad de especies. En las zonas donde las temperaturas han subido más de lo que una especie puede tolerar, se producen consecuencias como la pérdida del hábitat adecuado e incluso la muerte. Un buen ejemplo es el blanqueamiento de los arrecifes de coral debido al aumento de la temperatura.
Biodiversidad
- A nivel genético: las granjas ecológicas utilizan semillas tradicionales y adaptadas. Éstas están mejor adaptadas para combatir enfermedades y son más resistentes a otros factores externos (por ejemplo, el estrés climático).
- A nivel de especies: las granjas ecológicas pueden actuar como refugios de plantas silvestres, evitando la pérdida de biodiversidad en la zona.
- A nivel de ecosistema - como visión general, el ecosistema de una granja ecológica producirá generalmente un menor rendimiento de los cultivos. Sin embargo, tendrá una mayor biodiversidad de especies.
Aceite
Al cultivar una combinación diversa de plantas y animales, se mejora el contenido del suelo y se reciclan los nutrientes y la energía. Un suelo más estructurado reducirá la erosión y proporcionará refugio a los organismos que viven en él. Atraerás especies recolonizadoras, como aves, polinizadores y depredadores de plagas, al no utilizar pesticidas.
Desventajas de la agricultura ecológica
La agricultura ecológica también tiene desventajas. Algunos ejemplos son:
- La agricultura ecológica suele producir menos.
- La calidad de la cosecha fluctuará durante los distintos años y temporadas.
- Costes más elevados del producto.
- Se requiere un trabajo más intensivo y una mayor supervisión.
Biomasa - Puntos clave
- La biomasa puede definirse como la materia orgánica total en un área o volumen determinados en un momento dado. La biomasa es una fuente importante de energía renovable.
- La biomasa dentro del ecosistema puede ser difícil de medir debido a las cantidades variables de agua dentro de los organismos vivos. A menudo, las pirámides de biomasa alimentaria permiten visualizar el movimiento de la energía a través de los distintos niveles tróficos.
- Los tipos de biomasa utilizados en la industria de los combustibles renovables incluyen residuos de cultivos, madera, residuos municipales y otros. La biomasa como fuente de energía aún requiere desarrollo, y su práctica presenta ventajas e inconvenientes.
- La agricultura biológica es una forma de cultivar plantas y animales sin productos químicos. Mejora la biodiversidad de plantas y animales en un ecosistema.
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