Una descripción general de las opciones a base de biomasa, electricidad y fósiles para satisfacer las demandas de calefacción de espacio y agua, electricidad, calor y productos químicos, así como transporte. Las opciones basadas en biomasa se pueden combinar con la captura de carbono, que compite con la captura de aire directo para proporcionar carbono no fósil para la producción de combustibles y productos químicos, o para emisiones negativas. El uso de todas estas opciones se optimiza en el costo para cumplir con los objetivos de emisiones en el sistema de energía europea. Los flujos de energía se muestran, excepto las líneas discontinuas, que muestran flujos de masa de carbono capturado (que es opcional para cada proceso). El carbono capturado se puede utilizar para la producción de hidrocarburos (CCU) o secuestrado (CCS) .Abbreviaciones: AD = digestión anaerobia, CCU = captura y utilización de carbono, CCS = Captura y almacenamiento de carbono, DAC = Captura de aire directo, EV = vehículo eléctrico, SMR = reforma de metano, SNG = Gas natural natural, V2G = vehículo a grano. Crédito: Millinger et al, CC por 4.0
La biomasa es actualmente la fuente de energía renovable más grande de la UE, pero las estrategias climáticas a menudo se centran en otras fuentes de energía. Un análisis exhaustivo, dirigido por la Universidad Tecnológica de Chalmers en Suecia, ahora muestra que la biomasa es crucial para la capacidad de Europa para alcanzar sus objetivos climáticos, ya que puede usarse para producir combustibles y productos químicos sin fósiles y también permite la eliminación de dióxido de carbono de la atmósfera. Si la biomasa fuera excluida del sistema de energía europeo, costaría 169 mil millones de euros adicionales por año, aproximadamente el mismo que el costo de excluir la energía eólica.
La biomasa, como los cultivos de energía, los residuos de tala, la paja de cereales y los desechos de madera, es una fuente versátil de energía renovable que muchas industrias quieren usar para reducir sus emisiones de gases de efecto invernadero. La biomasa puede reemplazar los combustibles fósiles, por ejemplo, en las industrias de acero y cemento y en las centrales eléctricas que suministran a los hogares electricidad y calefacción del distrito. También puede reemplazar el gas de petróleo y fósiles en la producción de plásticos y productos químicos, así como la producción de combustibles para vehículos, envío y aviación.
Además, la biomasa puede desempeñar un papel clave en una parte cada vez más importante de la transición climática: la eliminación de dióxido de carbono de la atmósfera, a través de la captura y almacenamiento de carbono (CCS). Los átomos de carbono en la biomasa se han absorbido del aire a través de la fotosíntesis de la planta.
Normalmente, cuando la biomasa se usa para la energía, los átomos de carbono se liberan nuevamente en el aire como dióxido de carbono. Pero cuando la bioenergía se combina con CCS, se evitan esas emisiones de dióxido de carbono. Por lo tanto, el uso de biomasa con CCS proporciona energía junto con la eliminación de dióxido de carbono de la atmósfera, que se conoce como emisiones negativas.
Costos aumentados rápidamente si se reduce la cantidad de biomasa
Con la creciente demanda de alternativas no fósiles, la competencia por los recursos renovables se ha intensificado, lo que presenta a los responsables políticos y a la industria para abordar preguntas sobre políticas e inversiones en recursos y tecnologías que respaldan efectivamente la transición climática del sector energético.
Como la biomasa tiene tantos usos, los científicos están lidiando con preguntas sobre el papel de la bioenergía en el sistema de energía. ¿Cómo se ve afectada la transición climática del sector energético por la disponibilidad variable de biomasa? ¿Cómo y dónde se usa mejor la biomasa?
En un documento en Nature Energy, los investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers, Institutos de Investigación Rise de Suecia y Technische Universität Berlin han llevado a cabo un análisis integral y han demostrado cómo podría ser un futuro sistema de energía europeo, incluida la electricidad, la calefacción, la industria y el transporte.
Los investigadores investigaron dos objetivos de emisiones para el sistema de energía; uno con cero emisiones de dióxido de carbono y otro con emisiones negativas (menos 110% en comparación con 1990). La biomasa en el sistema consiste principalmente en material de desecho de la silvicultura y la agricultura dentro de Europa, además de una parte más cara que se puede importar.
El autor principal del estudio, Markus Millinger, investigador de Chalmers, cuando se realizó el estudio y ahora un investigador de Rise, señala que la biomasa juega un papel inesperadamente importante en la transición energética.
“Una cosa que nos sorprendió fue la rapidez con que se vuelve muy costoso si reducimos la disponibilidad de biomasa en el sistema de energía, debido a los altos costos de las alternativas. Si la biomasa está completamente excluida, los costos del sistema energético con emisiones negativas aumentarían en 169 mil millones de euros anuales, en comparación con el mismo sistema de costo de la biomasa.
Uso de biomasa en el sistema de energía europea: espacio de solución factible para lograr emisiones de dióxido de carbono neto negativo (-110 por ciento en comparación con 1990). El área sombreada muestra el posible espacio, con la cantidad utilizada de biomasa por año en el eje Y y el aumento de costos (en comparación con el costo más bajo posible) en el X-Axis. Estudios similares anteriores se han centrado típicamente en una sola solución óptima de costo, pero eso es difícil de lograr en la práctica. Por lo tanto, en el nuevo estudio, los investigadores han contribuido con un espacio de solución flexible donde la cantidad de biomasa es casi óptima. Crédito: Adaptado de Millinger et al, CC por 4.0
Si la disponibilidad de biomasa se limita al nivel actual de uso de biomasa en el sistema de energía europea, el costo adicional es del 5% en comparación con el nivel de costo óptimo.
“Pero la parte financiera quizás no sea el mayor problema”, dice Millinger. “La gran dificultad puede ser ampliar las alternativas. Incluso con la biomasa en el sistema, es un verdadero desafío expandir la energía libre de fósiles en la medida necesaria. Las restricciones adicionales sobre el suministro de biomasa harían que la transición de energía sea muy difícil, ya que se necesitarían cantidades aún mayores de otros tipos de energía libre de fósiles.
“Además, nos perderíamos la oportunidad de emisiones negativas que proporciona la utilización de la biomasa. Para lograr emisiones negativas en el sector energético, la captura de carbono directamente del aire tendría que ampliarse en gran medida. Esta es una tecnología significativamente más costosa que requiere una entrada de energía en lugar de proporcionar una salida de energía neta”.
Capturar el dióxido de carbono es lo más importante
Una conclusión central del estudio es que el valor de la biomasa en el sistema de energía está relacionado principalmente con el hecho de que contiene átomos de carbono. La biomasa como fuente de energía es menos importante. Las tecnologías a gran escala que tenemos hoy para utilizar el contenido de energía de la biomasa, por ejemplo, quemándola en centrales eléctricas, se pueden combinar con tecnologías para capturar el dióxido de carbono en los gases residuales. Luego, el dióxido de carbono se puede almacenar permanentemente bajo tierra o reutilizarse como un bloque de construcción en productos como combustibles y productos químicos.
Por lo tanto, la biomasa puede suministrar energía y permitir simultáneamente emisiones negativas o reemplazar las materias primas fósiles. Y son las últimas oportunidades las que ahora han demostrado ser más importantes para la transición climática. En consecuencia, es crucial que los átomos de carbono se capturen para almacenarse o reutilizarse de manera eficiente, pero importa menos cómo se usa el contenido de energía de la biomasa.
“Mientras se utilicen los átomos de carbono, no es crucial en el que se use la biomasa del sector, excepto que es una ventaja utilizar una pequeña parte de la biomasa como una reserva flexible para la producción de electricidad para fortalecer la confiabilidad del suministro”, dice Millinger.
“Por lo tanto, los factores como las condiciones regionales y la infraestructura técnica existente son importantes para determinar qué es más favorable. Esto significa que los países pueden elegir diferentes caminos si desean usar biomasa para lograr emisiones negativas, por ejemplo, a través de la producción de potencia eléctrica, calor o biocombustibles”.
Proporciona una base de conocimiento ampliada para el desarrollo de políticas
Los investigadores han utilizado un modelo avanzado que incluye más tecnologías y un mayor nivel de detalle que los estudios similares anteriores. El modelo también muestra cómo todos los sectores de la sociedad se afectan entre sí dentro del sistema de energía. Por lo tanto, el nuevo estudio proporciona una base de conocimiento ampliada para el desarrollo de políticas, no menos vinculada a la biomasa y las tecnologías para las emisiones negativas.
“La captura y el almacenamiento o reutilización del dióxido de carbono, por ejemplo, a través de la producción de combustibles avanzados, depende de grandes inversiones para comenzar, y se deben construir un valor de valor sostenible y confiable a largo plazo. Un mercado para los dióxido de carbono de fósiles fósiles se refiere significativamente a las oportunidades para que tales inversiones en comparación con el valor de la actualidad de la energía, lo que es lo que es lo que es valorado. átomos de carbono dentro de la transición climática “, dice Millinger.
El desarrollo y la política de la tecnología han estimulado una creciente utilización de la bioenergía en la UE. Pero también hay instrumentos de política que limitan su uso de varias maneras, en función de las preocupaciones sobre posibles efectos negativos, como los precios de los alimentos más altos, la deforestación y la pérdida de la biodiversidad.
“El sector de bioenergía se está desarrollando en un contexto donde la agricultura y la silvicultura están cumpliendo con los crecientes requisitos de sostenibilidad”, dice Göran Berndes, coautor del estudio y profesor de biomasa y uso de la tierra en Chalmers. “Dado que se espera que la transición climática aumente la presión sobre los bosques y las tierras agrícolas, es importante que haya sistemas regulatorios que lideren el desarrollo en una dirección positiva”.
“Al mismo tiempo, los sistemas de bioenergía pueden diseñarse para contribuir al uso más eficiente de los recursos y la mitigación de los efectos ambientales negativos del uso actual de la tierra. Si los instrumentos de política están diseñados para recompensar a los propietarios de tierras y otros actores por” hacer lo correcto “, esto en sí mismo puede alejar el desarrollo de las actividades del medio ambiente”, dice Berndes.
Más información: M. Millinger et al, Diversidad de vías de uso de biomasa para lograr objetivos de emisiones en el sistema de energía europeo, Nature Energy (2025). Doi: 10.1038/s41560-024-01693-6
Proporcionado por la Universidad Tecnológica de Chalmers
Cita: Transición energética difícil y costosa proyectada por expertos a menos que la UE invierta en biomasa (2025, 22 de abril) recuperada el 22 de abril de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-04-difificult-energy-transition-experts-eu.html
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