Madera energética

La energía de la madera o forestales de energía es uno de los bioenergía resultado de la biomasa . Utilizado principalmente como combustible primario, se transforma cada vez más industrialmente en un subproducto combustible (líquido, gaseoso o sólido). Es una energía considerada renovable por el Ministerio de Medio Ambiente, Energía y Mar de Francia , pero su contribución a la contaminación atmosférica es "muy alta, en comparación con otros combustibles" . En particular, la combustión de la madera genera muchas más partículas en suspensión que otros combustibles como el gas natural, el fuel oil o incluso el carbón.

Están surgiendo preocupaciones y normas de descarga más estrictas, incluso en términos de emisiones de polvo y monóxido de carbono .

La "leña", anteriormente utilizada en forma de troncos y haces , se utiliza cada vez más en astillas de madera , pellets (o pellets ) de madera y, a veces, en ladrillos de madera reconstituidos. Se ha utilizado en gasificadores , se puede convertir en carbón vegetal y en combustibles más sofisticados (por ejemplo, alcohol o gas natural sintético (GNS),

La dendroenergía es la principal fuente de energía renovable en Francia: 10.200 ktep producidos en 2012, frente a 4.900 ktep de energía hidroeléctrica, 1.300 ktep de energía eólica y 450 ktep de energía solar (térmica y fotovoltaica). En el primer trimestre del XXI ° siglo, las plaquetas y los sectores gránulos están creciendo con fuerza entre industriales (licitaciones de BCIAT y la Comisión Reguladora de Energía ) y de los individuos.

Histórico

Orígenes

Desde la prehistoria hasta el comienzo de la minería del carbón , la madera es, con mucho, la fuente de energía más importante disponible para calentar y cocinar alimentos.

Edad Media y tiempos modernos

En la Edad Media y luego en los tiempos modernos, el uso de la madera permitió el desarrollo de ciertas industrias intensivas en energía, como la siderurgia y la fabricación de vidrio, que requerían altas temperaturas. Para ello, la madera es transformada por pirólisis (por carbonización, carbonatación o destilación según las fuentes) en carbón vegetal , por artesanos especializados, los quemadores de carbón. Este comercio casi desaparece XIX XX siglo como consecuencia de la propagación de la utilización de coque producido por la pirólisis del carbón . El uso del carbón se inicia en Inglaterra para las necesidades de la metalurgia, a raíz de la preocupante escasez de carbón vegetal.

Las viejas chimeneas de la Edad Media , inmensas en altura y profundidad, formaban, por así decirlo, en medio de las amplias habitaciones un pequeño armario donde en invierno uno se ponía a ambos lados bajo el manto de la chimenea. Luego se arrojaron árboles enteros a la chimenea, el consumo de combustible era excesivo, pero mínimo en comparación con las extensiones de bosque que cubrían la mayor parte del suelo. Poco a poco se despeja el terreno, desaparecen los grandes bosques y a medida que el combustible disminuye en cantidad mientras la población aumenta en progresión inversa, las formas y arreglos de las habitaciones y chimeneas antiguas, sus dimensiones, se revisan en el declive. Las chimeneas son entonces y siguen siendo un medio de calentamiento de los más mediocres. El aire caliente se aspira inmediatamente a través de la chimenea. Por lo tanto, la chimenea solo se calienta por radiación. Una chimenea de apartamento común puede determinar por su tiro una evacuación de 800 a 1000 metros cúbicos de aire por hora y, desafortunadamente, esta es la función principal de las chimeneas: la ventilación .

Un indignado enciclopédica en el XIX ° siglo que si las chimeneas de las Edad Media utilizan para eliminar del 3 al 4% de la energía desarrollada por la combustión de madera, chimeneas en el XIX ° siglo retiran el octavo o décimo de calor producido en la chimenea , que no es mucho más. París recibe anualmente 500.000 metros cúbicos de madera al año para las necesidades de calefacción.

Época contemporánea

Por otro lado la estufa ; que es tan móvil, el XIX ° siglo, el uso de los pobres, adquiere tal perfección que se dijo en ese momento, todo el calor del combustible que se quema restos en el apartamento, no los productos gaseosos susceptibles de fuga se condensan solo a través de la tubos con los que están equipados.

Todo el interés es sin embargo hacia los calentadores , el antepasado de la calefacción central , mucho más rentable, que puede quemar indistintamente el carbón, el carbón de turba, la madera, la antracita o el lignito. La vista del fuego crepitando en el hogar y el deseo de no privarse de él es uno de los grandes obstáculos que hay que superar antes de que se difunda un poco el uso de calefactores.

Posteriormente aparecen otras fuentes de energía, en particular el gas natural, así como los diversos productos del refino del petróleo , que completarán la marginación del uso de la madera como combustible .

En Europa, la escasez de carbón vegetal debido a la Segunda Guerra Mundial provocó un fuerte aumento del consumo de madera. En Suiza, durante los últimos años del conflicto, el consumo fue más del doble que la producción natural.

Gas de madera

Entre 1785 y 1786 , el ingeniero francés Philippe Lebon trabajó para demostrar las propiedades de los gases de destilación de la madera . En agosto de 1800, publicó una memoria con el siguiente título, Termolamparas o estufas que calientan, encienden con economía y ofrecen, con varios productos preciosos, una fuerza aplicable a todo tipo de máquina . En sus primeros dispositivos, Lebon destila madera para recolectar gases, aceite, alquitrán, ácido piroleñoso , pero sus memorias anuncian la posibilidad de destilar todas las sustancias grasas y el carbón . No se limita a anunciar sus resultados sino que los pone en práctica: su Thermolampe encuentra su primera aplicación con la iluminación de la ciudad de París . Este sistema lo instaló por primera vez en el Hôtel de Seigneley de París el 11 de octubre de 1801. El sistema consiste en un gran horno de leña cuyos gases producidos por destilación son transportados a las distintas habitaciones del hotel por diferentes conductos para iluminar ellos, mientras el hotel es calentado por el calor producido por el horno. Su sistema y la mala calidad de su gas no cumplieron con el éxito esperado. Philippe Lebon es considerado el inventor de la iluminación de gas . Sin embargo, es el gas de carbón el que se producirá industrialmente con el fin de iluminar el gas y el gas de la ciudad , incluso en la década de 1960, cuando fue reemplazado por gas natural . El gas de madera experimentó un período de especial interés durante la Segunda Guerra Mundial , cuando se producía en gasificadores , dignos de la termolampa de Lebon, para abastecer de combustible a los vehículos.

Hoy dia

Hoy en día, la madera para energía está despertando un interés renovado debido al alto precio de los combustibles fósiles , su disponibilidad y su carácter renovable.

Aplicaciones

Hoy en día, la energía proviene de la quema de leña en chimeneas o chimeneas abiertas o cerradas. En los países ricos, en particular, se utilizan cada vez más estufas de leña (leña, pellet, masa, leña hidráulica y estufa de pellet hidráulica), hogares cerrados e insertos (leña o pellet) y calderas individuales o colectivas (leña, pellet, doble -energía u oblea ...). Las estufas (estufas de leña simple, estufas de pellet simple, estufas de leña y estufas de pellet) ayudan tanto a calentar la casa como a cocinar.

La calefacción con leña en forma de troncos tiene menos éxito que en el pasado, pero persiste, incluso en hogares individuales, a pesar de sus limitaciones prácticas y la contaminación producida por hogares abiertos o electrodomésticos demasiado viejos (ineficientes) o en uso. uso incorrecto de un dispositivo moderno; En particular, la calidad del combustible y los procedimientos involucrados están involucrados , desde cómo encender el fuego hasta la elección del funcionamiento del aparato. Una madera húmeda aumenta de dos a cuatro veces las emisiones (en base a madera seca), y cómo se usa juega: el Centro Científico y Técnico de la Edificación (CSTB) mostró que una plaquita que funciona a velocidad reducida puede multiplicar por seis o siete las emisiones de contaminantes en comparación con la tasa nominal. Idealmente, debe hacer funcionar su estufa a la potencia nominal indicada por el fabricante (potencia a la que se prueba la estufa en el laboratorio) y evitar una combustión incompleta .

Además, la combustión de madera húmeda aumenta los riesgos de incendio de bistrage y chimeneas . Más información está disponible en la sección Dispositivos de alimentación manual .

La caldera colectiva de aserraderos de residuos que utilizan madera ( aserrín , desechos de madera) o astillas de madera de la silvicultura crecen con fuerza. Las modernas salas de calderas colectivas (equipadas con sistemas eficientes de control de la contaminación ), con o sin red de calefacción , serán favorecidas en el futuro, porque ofrecen muchas ventajas ecológicas y económicas en comparación con la calefacción individual.
En calderas individuales, debido a las dificultades de suministro y almacenamiento, el desarrollo es más lento pero el sector comienza a tomar forma.
El uso de astillas forestales o pellets de madera (también llamados pellets en inglés) en calderas automáticas para reemplazar el fueloil parece prometedor y es común en Suecia y Austria . En Suiza , es muy recomendable, e incluso obligatorio dependiendo de la potencia de la instalación y del cantón , equipar estas calderas con un filtro de partículas (detalles en los apartados " Calentadores de leña de carga automática " y " Filtros de gas. Partículas / Necesidad " ).
Refinado de madera: mediante la destilación en seco de la madera, se obtiene metanol . Existen varios procesos para la producción de bioetanol a partir de celulosa de madera, uno de ellos pasa por gas de síntesis (mezcla de hidrógeno y monóxido de carbono obtenido por craqueo de moléculas orgánicas).
Una innovación prometedora consiste en la producción a partir de madera de un gas natural sintético que puede ser sustituido y miscible con gas natural fósil.
La industria del papel utiliza licores negros (un subproducto de la fabricación de celulosa) que tienen un contenido energético comparable al de la madera para producir vapor y electricidad en cogeneración .

Madera quemandose

Aire de combustion

El aire de combustión aporta el oxígeno necesario para la reacción de combustión. En las chimeneas modernas, el aire se suministra en dos lugares diferentes para mezclar de manera óptima el combustible y el aire (oxidante).

Aire primario El primer suministro de aire asegura las fases de secado y gasificación de la madera así como la combustión del residuo carbonoso; Aire secundario El suministro de aire después de la combustión primaria asegura un suministro suficiente de oxígeno para la combustión completa de los gases generados durante la combustión primaria.

En las calderas automáticas , el suministro de aire primario se realiza según las características del combustible y el suministro de aire secundario se regula automáticamente en función de la cantidad de oxígeno contenida en los gases de combustión ( oxímetro ).

Combustión primaria

A altas temperaturas, la madera se quema produciendo humos compuestos de vapor de agua, dióxido de carbono, compuestos orgánicos volátiles (principalmente metano ) y muchos otros componentes en cantidades más pequeñas. Cuanto más húmedo estaba inicialmente, más humo produce por unidad de energía producida y más pesados son los compuestos orgánicos producidos. Sin combustión secundaria, parte del humo se condensa en la chimenea, provocando allí depósitos de hollín y creosota que pueden obstruirla y / o provocar incendios en la chimenea; el resto del humo pasa a la atmósfera, lo que puede provocar una contaminación significativa con consecuencias para la salud .

La combustión primaria se observa en chimeneas abiertas modernas, hogares cerrados (estufas, estufas, calderas, etc.), incluidos los dispositivos certificados (por ejemplo, tipo Green Flame en Francia o EPA en los Estados Unidos ), utilizados a una velocidad muy diferente a la nominal. (por ejemplo: "inactivo", también llamado "velocidad reducida" o "humeante"), hogares viejos cerrados (estufas, estufas, calderas, etc.), el hogar generador de gas , la fase de encendido del hogar cerrado con combustión secundaria. Su eficiencia es siempre baja (menor, o incluso mucho menor, del 50%).

Combustión secundaria

Si la cantidad de oxígeno es suficiente, los gases emitidos por la madera calentada se queman a muy alta temperatura con una eficiencia muy cercana al 100%, produciendo esencialmente vapor de agua y CO 2.y una pequeña proporción de residuos minerales. En una estufa moderna ("doble combustión" o "postcombustión"), después de la fase de encendido predomina la combustión secundaria. En las estufas de pellets de leña , no hay combustión primaria, el calentamiento inicial de la leña se obtiene mediante una resistencia eléctrica . En los equipos de alto rendimiento, la combustión secundaria a menudo se lleva a cabo en un compartimento separado.

Poder calorífico

El poder calorífico de un combustible es la cantidad de energía contenida en una unidad de masa del combustible. Esta energía se libera en forma de calor durante la combustión. En las aplicaciones, generalmente es útil referirse a una unidad de masa para combustibles sólidos y líquidos y a una unidad de volumen para gases .

El poder calorífico de la leña depende sobre todo de su contenido de humedad , siendo menos importante a este respecto la especie de árbol del que procede. "Son las maderas más densas, que producen más calor por igual peso" . La mejor eficiencia de combustible de una gasolina se obtiene a un nivel de humedad inferior al 20%. De hecho, 1 kg de madera al 50% de humedad libera 2 kWh , al 20% 4 kWh .

Valores caloríficos de las especies de madera (para madera seca con humedad residual de 15 a 17 % )

Gasolina	Valor calorífico ( kWh / kg )	Gasolina	Valor calorífico ( kWh / kg )
Arce	4.1	Pino	4.4
Abedul	4.3	Alerce	4.4
Haya	4.0	Álamo	4.1
roble	4.2	Robinia	4.1
Aliso	4.1	Abeto	4.5
Ceniza	4.2	Olmo	4.1
Abeto	4.5	Sauce	4.1

Fuente: Emmanuel Carcano, #Bibliografía , p. 97

Valor calorífico inferior (VCN) de algunas formas de combustible de madera

	PCI ( kWh / kg )	PCI ( G J / tonelada )
Troncos secos, partidos	3.9	14.0
Briquetas de madera	4.6	16.6
Pellets	4,7	16,9
Fichas forestales	2,5 hasta 3,5	9.0 a 12.6

Según Emmanuel Carcano, #Bibliografía , p. 44

Comparación con PCI de algunos combustibles fósiles

	PCI ( kWh / kg )	PCI ( G J / tonelada )
Fuelóleo doméstico (FOD)	11,7	42
Combustible de aceite pesado	11,1	40
Gas natural	13,7	49,6
Carbón	7.2	26

El valor calorífico se define en relación con una unidad de masa. Dado que la densidad de la madera es muy variable, la cantidad de energía liberada por unidad de volumen varía mucho, una consideración importante dado que la madera generalmente se vende por volumen.

En la práctica, se pueden encontrar valores de cantidad de energía producida en relación con una unidad de volumen (cantidad de energía asimilada a un poder calorífico volumétrico ) de leña de naturaleza y humedad definidas. Algunos ejemplos :

Esencias	Masa promedio de estéreo (25% de humedad)	"PCI" ( kWh / metro cúbico ) (25% de humedad)
Encanto	400 hasta 500 kg	1,520-1,900
roble	380 hasta 480 kg	1440-1 820
Haya	350 hasta 450 kg	1310-1 680
Pino	300 hasta 400 kg	1230-1 640
Abeto	250 hasta 350 kg	1.035-1.450

Contenido en agua

Para quemar correctamente, la madera debe estar seca, pero la cantidad de agua residual que queda nunca es cero. La humedad restante es sensible (dicha absorbida, es la fracción de agua libre ) que tiene enlaces bajos con el material de madera (por la composición de la savia, la capilaridad , el efecto esponja, la tensión superficial ), o el agua ligada , por enlaces moleculares medios llamados humedad no sensible, adsorbidos . Esta cantidad de humedad siempre golpea una parte del valor calorífico y el estándar de secado comercial define con precisión los niveles de humedad residuales de venta, que son muy a menudo lejos de ser respetado porque fase de almacenamiento del proveedor representa una carga muy pesada. Activo financiero . También es común que la madera no se venda lista para quemar. Durante la combustión, parte de la energía se destina a vaporizar el agua contenida en la madera, cuya capacidad térmica y calor latente son especialmente elevados. La madera verde contiene más de la mitad de su peso en agua. La madera protegida de la lluvia en equilibrio con el aire ambiente tiene un nivel de humedad promedio de alrededor del 20%, pero este índice depende en gran medida de las condiciones de almacenamiento (mesoclimático). En áreas densamente boscosas con alta producción de madera dura, a menudo condiciones climáticas húmedas, los niveles promedio de humedad relativa ambiental comúnmente alcanzan el 60% (y más), una condición que no es muy propicia para la fase de secado protegido y donde la exposición al viento y la radiación solar directa también juegan un papel fundamental. Los pellets y los ladrillos de madera comprimidos se venden con un contenido de humedad inferior al 10% que, a pesar de un gris energético significativamente superior, proporciona un equilibrio ecológico más favorable , siempre que se almacenen en una habitación especialmente seca para evitar la absorción de humedad .

Valor calorífico inferior (PCI) de la madera:

1,7 kWh / kg a 60% de humedad;
4,0 kWh / kg al 20% de humedad;
4,4 kWh / kg a 11% de humedad.

Este poder calorífico depende poco de la especie o parte de la planta considerada (corteza, albura, etc. ).

Electrodomésticos y combustibles

Rendimientos

“Debemos promover electrodomésticos con una buena eficiencia de combustión no solo para ahorrar recursos sino también para reducir los riesgos para la salud . "

“Ahora es fundamental [...] que nosotros, las personas, aprendamos a utilizar correctamente los electrodomésticos de alto rendimiento para que este método de calentamiento ecológico no se convierta en un problema de salud pública . "

Podemos comparar las diferentes salidas de los tipos de calefacción de leña (por "moderno" nos referimos a un aparato de combustión secundaria):

Chimeneas abiertas Chimenea abierta

El rendimiento es inferior al 10% (rendimiento durante la combustión. A lo largo de un año, el rendimiento puede ser negativo, debido a las importantes pérdidas térmicas cuando la chimenea no está en uso). Además, durante la combustión, una gran cantidad de aire caliente es aspirado por la chimenea y expulsado de la vivienda (entre 300 y 500 metros cúbicos por hora), lo que reduce aún más la eficiencia de la chimenea.

Solo la combustión primaria tiene lugar en una chimenea de este tipo y los gases no quemados salen a la naturaleza a través de la chimenea. Una eficiencia energética de no más del 10% significa que el 90% de la energía que puede ser suministrada por el combustible literalmente se convierte en humo (productos de combustión incompleta ), lo que es particularmente dañino para la calidad del aire (exterior e interior).) Y representa un verdadero desperdicio del recurso .

Debido a su bajo rendimiento, una chimenea abierta no se considera un calentador. Muchos estados han prohibido el fuego de estas chimeneas abiertas.

Chimenea con " inserto abierto"

La prohibición del uso de hogares abiertos, que se ha programado en determinadas regiones ( Île-de-France y Rhône-Alpes en particular), habrá tenido el mérito de estimular la búsqueda de una solución a este problema. Consiste en la realización de una chimenea abierta mejorada y poco contaminante. Se basa en el principio de un “inserto abierto” con doble combustión creado por la empresa FINOPTIM con sede en Grenoble, cuyo concepto se basa en la tecnología DCMO (doble combustión en medio abierto) única y patentada. Para obtener una doble combustión en un ambiente abierto, es necesario poder poner en contacto aire oxigenado a alta temperatura con los gases de la combustión primaria . El producto se introduce en el hogar , sin trabajo adicional, y provoca una doble combustión gracias a los tubos que pasan por debajo del hogar, que calientan el aire y lo liberan justo encima de las llamas. Los resultados han sido certificados por el Centro Técnico de Industrias de Fundición (CTIF).

Le taux de monoxyde de carbone dégagé est cinq fois moins élevé que pour une cheminée à foyer ouvert et les émissions de particules dix fois inférieures, mais le rendement énergétique moyen (45 %) de la cheminée est inférieur à ceux des installations fermées (70 % al mínimo).

Otros dispositivos

Inserto viejo cerrado por un vaso: 30 a 50%
Inserto moderno cerrado por un vaso: 70 a 85%
Inserto moderno cerrado por vaso con caldera : 85 a 95%
Estufa de leña vieja: 40 a 50%
Estufa de leña moderna: 70 a 85%
Estufa de leña moderna con caldera : 85 a 95%
Caldera de chimenea: 70 a 80%
Calderas de leña: 60 a 80%
Calderas de gasificación de madera: 75 a 95%
Estufas de caldera y pellet de leña : 85 a 95%
Caldera de astillas de madera: 75 a 90%
Redes de calefacción : según la caldera utilizada y la distancia

En general, las calderas tienen una eficiencia significativamente menor que las estufas de la misma tecnología debido a la presencia en la chimenea, o en las inmediaciones de la chimenea, de una caldera cuya temperatura está por razones de seguridad entre 50 ° C y 80 ° C en operación normal. Esta fuente fría reduce la temperatura de la propia chimenea, lo que disminuye la eficiencia de la combustión secundaria.

Benchmarks de desempeño

Comparaciones entre electrodomésticos de leña

	Rendimientos %	CO g / GJ	PAH g / GJ	Polvo ( TSP ) g / GJ
Chimeneas abiertas	10	70.000	2,84	7.500
Chimeneas e insertos viejos	10	15.000	0,56	775
Cocinas y estufas antiguas	40	17,500	1,5	775
Calderas viejas	50	14.000	0,11	500
Hogares cerrados e inserciones modernas	70	5.700	0,14	243
Estufas y cocinas modernas	70	5.700	0,14	243
Calderas modernas de clase 3	75	1300	0,05	27

Fuente: ADEME / CITEPA 2006. Las emisiones de contaminantes se expresan en gramos por giga joule (g / GJ) Comparación de los diferentes tipos de calderas

	Producir %	% De potencial calorífico útil máximo	Polvo fino ( PM10 ) g / GJ
Calderas de leña pequeñas	75	75	50
Calderas pequeñas de astillas de madera	80	80	90
Pequeñas calderas de pellets (pellets)	85	85	30
Caldera automática con filtro	80	80	5

Fuente: Paul-Scherrer Institute 2006 Emisiones de PM10, en miligramos por Mega joule (mg / MJ) en el documento de origen, se han convertido en g / GJ para facilitar la comparación con la tabla anterior. Comparaciones con otros combustibles

Para realizar comparaciones con combustibles distintos de la madera, consulte el histograma de la sección Calentadores de leña de carga automática y las tablas de la sección "Inventario" de la sección Francia metropolitana .

Autonomía del dispositivo

La autonomía de un aparato es el período durante el cual puede funcionar sin nuevo suministro de combustible , sin intervención externa.

Estufas y chimeneas

Escribe	Autonomía
Hogar abierto	algunas horas
Inserto, hogar cerrado	algunas horas
Estufa de leña	algunas horas
Estufa de pellets clásica	12 a 72 horas
Estufa de masas	12 a 24 horas

Calderas de leña

Escribe	Autonomía
aumento de la combustión	más de 4 horas
combustión horizontal	más de 4 horas
combustión inversa	más de 6 horas
turbo	más de 6 horas
con hidroacumulación	según talla

Calderas automáticas

Escribe	Autonomía
Calderas de plaquetas y gránulos	dependiendo de la capacidad de almacenamiento (generalmente durante la temporada de calefacción)

Fuente: Agencia Francesa de Gestión del Medio Ambiente y la Energía (ADEME), p. 4, 9, 12

Composición elemental media de la madera.

Elemento químico	Porcentaje (%)
Carbono (C)	49,8
Oxígeno (O)	43,1
Hidrógeno (H)	6.2
Nitrógeno (N)	0,2
Elementos minerales ( Ca , K , Mg )	0,7

Independientemente de la especie , la composición elemental promedio de la madera es la siguiente:

Los elementos minerales cloro y azufre generalmente no están presentes en la madera natural (sin tratar).

Formas de uso para combustión

Tipos de leña

Las especies de madera se clasifican en dos familias principales según su densidad:

las frondosas duras ( roble , haya , fresno , castaño , carpe , nogal , algarrobo , árboles frutales , etc.);
la madera blanda ( abeto , abeto , pino , alerce , douglas ) y la madera blanda ( álamo , sauce , aliso , abedul , etc. ).

La calefacción doméstica a menudo tiene un aspecto importante del espectáculo de las llamas y la mayoría de las instalaciones aún carecen de un sistema de almacenamiento de calor ( hidroacumulación , estufas de masa ), las maderas duras son tradicionalmente las más populares para este uso, con la excepción del castaño, que requiere el uso de un cortafuegos. ya que explota y chispea cuando se quema.

Las maderas blandas y blandas se queman más rápido. Si se almacenan incorrectamente, se degradan rápidamente. Sin embargo, son apreciados por su alta temperatura de combustión que mejora la eficiencia de los dispositivos y permite un rápido aumento de temperatura:

El abeto y el abeto tienen el mismo poder calorífico, pero el abeto produce menos resina y genera menos chispas.
El pino y el alerce son de mejor calidad, pero son menos comunes.
El abedul se usa a menudo para chimeneas, ya que da una hermosa llama (clara, ligeramente azulada) y buen sabor. Se quema relativamente rápido.
La haya se considera la leña ideal porque da una hermosa llama y brasas buenas casi sin chispas y tiene, además, un poder calorífico muy elevado. El aporte energético / calorífico de la madera de haya se cita a menudo como referencia en comparación con otras maderas. Su olor es en general muy apreciado, por lo que el ahumado de los alimentos se realiza principalmente sobre madera de haya.
El roble tiene múltiples usos ya que da buenas brasas. El poder calorífico es casi tan alto como el del haya, y la combustión es mejor, pero las llamas menos hermosas que con otras especies. El roble contiene una gran cantidad de taninos que requieren una buena ventilación. Por lo tanto, es muy adecuado para hornos, pero no para chimeneas abiertas.
La ceniza da la llama más hermosa. Es ideal para chimeneas porque produce pocas chispas.
El encanto , al igual que el roble, tiene un poder calorífico muy alto. Da una hermosa llama y arde durante mucho tiempo. Al igual que la ceniza y la langosta , es particularmente difícil de cortar y desafila rápidamente las cadenas de la motosierra.

Valor calorífico de algunas especies

El poder calorífico se indica para un volumen igual y para el mismo grado de humedad, sobre la base del poder calorífico de la haya (fijado arbitrariamente en el valor 100).

Características de algunas especies de madera en estado verde y al 15% de humedad.

Gasolina	Poder calorífico
Encanto	110
Haya	100
Ceniza	97
Robinia	97
roble	96
Olmo	96
Abedul	93
castaña	89
Arce sicomoro	84
Alerce	84
Pino silvestre	78
Limero	76
Aliso negro	71
Abeto	68
Abeto blanco	64
Pino de Weymouth	60
Álamo euroamericano	60
Álamo de álamo temblón	60

Nota: A menudo leemos, especialmente en Internet, que no se recomienda usar cepas de vid para calentar porque produciría demasiado calor.
De hecho, si bien no se recomienda el uso de la vid para calentar, no por su alto poder calorífico (bastante estándar con 3 kWh / kg ) sino por su alto contenido químico (especialmente arsénico ) debido a los múltiples tratamientos aplicados a las vides. Por las mismas razones, no recomendamos asar a la parrilla sobre sarmientos de vid.

Registros

Este es el uso tradicional, utilizado en casi todos los electrodomésticos antiguos de leña. Para los electrodomésticos modernos, el uso de troncos a menudo tiene un rendimiento más bajo que los electrodomésticos de astillas de madera o pellets. Además, es posible utilizar combustible insuficientemente seco (esto también es cierto para astillas o pellets), o ajustar manualmente las entradas de aire, lo que tiene la consecuencia de causar contaminación atmosférica ( polvo , HAP) , etc. ). Sin embargo, este combustible requiere menos procesamiento. En Francia, según Ademe (2019), el tronco todavía se utiliza para casi el 90% de la leña, muy por delante de los pellets (9%) y las briquetas y astillas reconstituidas (1%).

Para limitar las emisiones de contaminantes durante la quema de troncos, la Oficina Federal para el Medio Ambiente de Suiza y la Agencia para el Medio Ambiente y la Gestión de la Energía de Francia recomiendan cambiar el enfoque desde arriba. Luego, el fuego se quema como una vela . En comparación con la cocción de fondo, esta combustión se produce más lentamente, con menos humo y se puede controlar mejor durante todo el proceso. Los gases residuales se encuentran en la llama incandescente y se queman casi por completo. Este método es adecuado para calentadores de leños con evacuación de gases residuales desde la parte superior ( chimeneas , estufas a leña , chimeneas de estufa , estufas de acumulación ).

El encendido por el reposo bajo recomendado para calentar la leña a menor combustión con salida de gas residual del fondo ( leña de caldera , estufa de calefacción central , estufas de loza ).

Para una efectividad óptima de estos métodos, se deben observar otras recomendaciones, que incluyen:

utilice una madera "limpia" (no tratada ni sucia) y seque.
La limpieza realizada una o dos veces al año con un deshollinador reduce las emisiones de partículas finas y ahorra combustible (según Ademe, cada milímetro adicional de hollín en la instalación provoca un consumo excesivo de madera en torno al 10%).
Se puede obtener una reducción aún más significativa de las emisiones de partículas finas equipando la salida de humos ( acero inoxidable ) con un filtro electrostático (reducción del 60 al 95% de PM 10 ).
Transformar un hogar de chimenea en sistema abierto cerrado.

Otras recomendaciones son específicas para cada sistema de calefacción:

Calentadores de leña de combustión superior, estufa de calefacción central y estufas de azulejos :

Nunca reduzca la llama cerrando las entradas de aire o la válvula de la chimenea (prohíba la práctica de "fuego continuo a velocidad reducida", de ahí la ventaja de no sobredimensionar su calentador.
Solo cierre las trampillas de ventilación cuando el brasero sea apenas visible, para que el horno no se enfríe demasiado rápido. Cierre la corredera cuando el brasero esté apagado.

Calderas de leña :

tener un programa de inicio instalado; Estos programas, que reducen la potencia del ventilador de combustión después de la puesta en marcha, son necesarios para asegurar una combustión con emisiones mínimas.

Virutas, forestales o industriales

Se trata de madera astillada en astillas de unos 3 × 2 × 1 cm. Esto tiene la ventaja de usarse en calderas automáticas y, por lo tanto, elimina la restricción de la carga manual en cada brote. Además, los requisitos de estas astillas significan que la madera debe estar seca (humedad <20%), lo que mejora la eficiencia de la combustión. Nos distinguimos :

astillas forestales procedentes de la silvicultura: la madera generalmente se tritura mientras aún está húmeda, luego las astillas se secan en montones para aprovechar el fenómeno de fermentación (unos meses);
Virutas industriales de la industria de la madera: la madera generalmente está seca y las virutas se pueden utilizar inmediatamente después de la trituración.

Gránulos

Los pellets , a veces llamados " pellets " según la palabra inglesa, son pequeños cilindros de unos pocos mm que se obtienen comprimiendo el aserrín después de reducirlo a polvo. Este proceso requiere una instalación de tipo industrial, pero proporciona un combustible muy seco (humedad del orden del 5%) por lo que tiene un alto poder calorífico (PCI de 4,5 kWh / kg ). Su rendimiento lo convierte en un combustible más adecuado para pequeñas instalaciones domésticas debido a un volumen de almacenamiento reducido en comparación con las plaquetas. Además, esta particular forma del combustible le confiere una gran fluidez, permitiendo alimentar calderas automáticas de pellet mediante dos procesos diferentes: un sistema de extracción de gusanos o un sistema de aspiración. El sistema de succión es más flexible que el sistema de extracción por tornillo. El combustible menos fluido de las calderas de obleas automáticas solo admite el sistema de extracción de tornillo. Estos pellets también se pueden utilizar en estufas específicas con excelente rendimiento.

Se puede notar que existen briquetas, también llamadas leños de madera densificada o leños compactos (E. Carcano, #Bibliografía , p. 44 ) fabricados con un proceso similar, que se pueden utilizar en estufas convencionales.

Los gránulos también se pueden producir localmente en pequeñas empresas (carpinteros, constructores de casas de madera, etc.) que deseen mejorar sus residuos para los clientes locales. Un nuevo proceso desarrollado por Oliotechnology permite producir gránulos mediante martillado (patente de invención número 09 51338). Durante la fabricación, sigue una vaporización del agua que se encuentra en la biomasa. Por lo tanto, se produce un gránulo deshidratado con un ahorro de energía significativo durante la fase de secado. El aserrín verde se puede secar al 25% de humedad en lugar del 10-12%, como en un "peletizador" estándar. La producción local permite eliminar la contaminación provocada por el transporte de materias primas y gránulos , a lo largo de cientos de kilómetros, hasta el consumidor.

Sin embargo, cabe señalar que los gránulos son más susceptibles a la humedad, que absorben mucho más fácilmente que las astillas y, a fortiori, los troncos. Además, la humedad los degrada rápidamente, lo que no ocurre con los troncos o las plaquetas (estos últimos se secan más lentamente que los troncos pero no pierden su integridad como lo hacen los pellets). Por lo tanto, deben almacenarse en una habitación muy seca.

Otras formas

Aquí podemos hablar de todos los rechazos: corteza, palets viejos , etc. siempre que la madera esté sana. Esto generalmente se refiere a salas de calderas más grandes.

Quema de madera fragmentada

Astillas y jirones, aserrín y virutas, gránulos, son madera fragmentada.

El tamaño de partícula de la madera fragmentada influye en la combustión. Las partículas demasiado finas volarán en el aire y las corrientes de humo sin haber tenido tiempo de quemarse por completo.

El polvo de madera está clasificado en el grupo de ciertos carcinógenos para los seres humanos por la IARC .

El "nivel de finos" (partículas de madera de menos de 1 mm ) en el combustible debe tender a cero y nunca debe exceder:

5% de la masa para madera astillada (astillas);

y por el pellet

1% en una sartén;
2% en caldera doméstica (sin filtro);
3% en caldera colectiva (con filtro ).

Punto débil de un combustible sólido - Mejora

Problemas relacionados con el estado físico del combustible - factores agravantes “Cuanto más rápido el combustible puede ir gaseoso, menos probable es generar una combustión incompleta por -productos . Sin embargo, la madera es un combustible sólido y sus componentes oxidables pasan más fácilmente que el fueloil o el gas natural en estado gaseoso. ".

La Oficina Federal de Medio Ambiente (Suiza) se refiere a "la dificultad de transformar combustibles sólidos en calor sin producir polvo ".

El problema de la madera en trozos lo describe en estos términos un científico de LGGE (Francia), colaborador del programa europeo Carbosol :

“Cuanto más grandes son las moléculas, más contaminan; En estas condiciones, la madera (en forma de troncos ) es, por tanto, el peor combustible porque el fuego provoca una combustión incompleta, pirolítica especialmente a nivel del corazón, que libera grandes moléculas. A modo de comparación, la combustión de 1 kg de leña contamina tanto como la combustión de una tonelada de gasoil para automóviles ”. Factores agravantes: la madera de mala calidad (en particular la madera verde o insuficientemente seca, o la madera “sucia”) libera aún más sustancias contaminantes; consulte también la sección Aplicaciones .

Este es el caso de los fuegos de chimenea (en un hogar abierto) . En Île-de-France , por ejemplo, la calefacción de madera contribuye con el 23% de las emisiones totales de PM 10 , "es decir, tanto como el escape de los vehículos de carretera" . Los hogares abiertos "constituyen más de la mitad de estas emisiones por calentamiento de leña" y, además, "los hogares abiertos son responsables de un aumento de la contaminación del aire dentro de la vivienda donde se quema la madera" .

"Mientras ellos [estas chimeneas] se utilicen como respaldo, una noche de vez en cuando, todavía pasa, pero cuando están funcionando continuamente, aumenta el equilibrio ecológico de la calefacción de leña en términos de emisiones de PM y otros. Contaminación de la (mala) combustión de la madera ”(E. Carcano, #Bibliografía , p. 26 ).

Problemas con el funcionamiento y el uso de los aparatos de leña.

Una chimenea abierta no puede considerarse un medio de calefacción adecuado dada la baja eficiencia y sus consecuencias en la calidad del aire.

Los calentadores de leña demasiado viejos o mal usados también pueden contaminar enormemente. Como se indica en la sección de Aplicaciones , un estudio de CSTB muestra que un inserto que opera a tasa reducida (entonces solo queda combustión primaria ) puede multiplicar las emisiones contaminantes por seis o siete en comparación con la tasa nominal. Es decir, contamina casi tanto como un chimenea.

Mejora

El problema de la madera, un combustible sólido, se puede resolver en gran medida de dos formas diferentes:

quemando leña adecuada de buena calidad en chimeneas cerradas modernas con combustión secundaria funcionando en modo nominal (ver combustión primaria ). El tamaño de los troncos también es un factor importante: los troncos pequeños emiten menos que los grandes.
utilizando madera en estado dividido, como madera astillada ( astillas forestales ) o madera pulverizada (este es el efecto deseado con pellets de madera ). Los componentes de una madera partida tienen una superficie de contacto con el aire mucho mayor que en el caso de los troncos, lo que mejora la combustión (ver dispositivos de alimentación automática ).

Combustión incompleta

Una combustión incompleta genera no quemados que intervienen en la contaminación del aire .

Los productos formados por la combustión incompleta de la madera son principalmente:

Monóxido de carbono (CO);
Materias sólidas no quemadas (o partículas PM ): hollín , carbón , alquitranes condensados, polvo de madera ...;
Compuestos orgánicos volátiles (COV);
Hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP);
Dioxinas y furanos (PCDD / F) (para combustión incompleta o en el caso de madera con productos clorados añadidos.

La combustión incompleta también produce óxidos de nitrógeno (NO x ). Los detalles están disponibles en la sección " Relación entre las emisiones de óxido de nitrógeno y las emisiones no quemadas ".

Excluyendo CO 2, otros dos gases de efecto invernadero , metano (COV) y óxido nitroso (N 2 O, familia de NO x ), también se forman.

Correlación entre monóxido de carbono y partículas carbonosas.

El seguimiento de las emisiones de CO permite calificar la calidad de la combustión y estimar las cantidades totales de materiales sólidos no quemados (PM) a partir de una fórmula de correlación.

CO - fórmula de correlación de polvo:

PM = 42.134. \ Exp (3.5536.CO)

PM = emisiones de partículas en mg / Nm 3 al 13% de O 2 CO = Emisiones de CO (% del volumen de humos al 13% de O 2) Reducción de no quemado Factores que influyen en las emisiones no quemadas: regla de las 4 T

En general, las emisiones no quemadas se reducen cuando las condiciones en el horno son favorables para las reacciones de oxidación .

La temperatura

Las altas temperaturas (típicamente por encima de 850 ° C ) promueven la oxidación. Limitación: estas temperaturas deben permanecer por debajo de 1.300 ° C para evitar en particular la formación masiva de NO x de origen térmico (ver “ d) Temperatura ” del apartado Factores que influyen en las emisiones de NOx );

Contenido de oxígeno

El exceso de oxígeno (en comparación con la estequiometría ) promueve las reacciones de oxidación y ayuda a limitar la no quemadura. Sin embargo, el exceso de aire no debe ser demasiado alto, ya que las temperaturas en la chimenea bajan demasiado y ya no se cumple la recomendación anterior;

Tiempo de residencia

El tiempo de residencia de los gases presentes debe ser suficientemente largo (del orden de dos segundos), en una zona donde las temperaturas sean suficientemente altas, para que tengan tiempo de reaccionar;

Turbulencia

Las buenas condiciones de mezcla permiten homogeneizar las temperaturas y las concentraciones de oxígeno y así evitar la formación de zonas frías o deficientes en O 2 . Estas buenas condiciones de mezcla a menudo se asocian con altas tasas de turbulencia en el flujo, que aceleran la cinética de oxidación. Concretamente, buscaremos promover la mezcla entre el aire secundario y el flujo de gas de la zona primaria . Fuentes: Buenas prácticas de bajas emisiones de NOx para calderas de biomasa ( pág. 15 ) y Dendroenergía y calidad del aire ( pág. 5 ) Elija un dispositivo de alto rendimiento y utilícelo bien

Un aparato con una buena eficiencia de combustión reduce las emisiones no quemadas, a condición de que se utilice correctamente (ver por ejemplo el caso de un aparato etiquetado Green Flame y el de una estufa certificada por la EPA en la sección " Combustión primaria " ).

La optimización de la combustión da como resultado un menor consumo de combustible y, además de una menor contaminación , ahorra los recursos disponibles (ver, por ejemplo, este estudio de la CSTB , como el uso correcto de estufas mejoradas en los países en desarrollo).

Dispositivos de alimentación manual

El problema del riesgo de combustión incompleta surge sobre todo con los dispositivos de alimentación manual ( dispositivos de registro ).

Rendimiento anunciado y rendimiento entre los usuarios.

Estos equipos de combustión de madera, incluidos los más eficientes, no son inmunes al riesgo de combustión incompleta; los rendimientos de los dispositivos se establecen en condiciones muy precisas, a menudo poco representativas de las condiciones reales para la mayoría de los usuarios.

“Las pruebas de combustión para la certificación de la EPA se realizan con tablones de pino Douglas de 2 ″ x 4 ″ con un espacio de aire de 1.5 ″ alrededor de cada pieza de madera, bajo condiciones de tiro bien definidas (por ejemplo, una chimenea de 15 pies de altura). En general, los fabricantes se organizan para asegurarse de que sus productos proporcionen el mejor rendimiento posible en las condiciones de uso establecidas por la EPA . Estas condiciones no son representativas de las de la mayoría de los usuarios. "

Los servicios federales suizos también son muy reservados en cuanto al rendimiento real de los dispositivos cuando los utilizan personas.

Un documento del FOEN

“Combustible exigente: la madera es mucho menos homogénea que el gas natural y el petróleo . De hecho, el tamaño del tronco y su humedad pueden variar mucho e influir en la combustión. Por tanto, la elección de la calidad de combustible adecuada así como la gestión y operación de la instalación "de acuerdo con las reglas del arte" son fundamentales para minimizar las emisiones.

Si la cámara de combustión no tiene suficiente suministro de aire para el combustible utilizado, se emiten muchos polvos finos primarios en forma de hollín .
Si el suministro de aire es demasiado grande, los elementos no quemados ( COV ) generan polvo fino adicional, ya sea directamente o como resultado de reacciones químicas con otros contaminantes atmosféricos ( polvo fino secundario ). ".

Un documento de la FOEN y la Oficina Federal de Energía (SFOE), página 5 :

"En condiciones habituales, los operadores de calentadores de gasóleo o gas no pueden influir en el combustible o en el tipo de funcionamiento de la instalación, por lo que los valores de emisión registrados durante las verificaciones periódicas corresponden a las emisiones reales, sin fluctuación bajo la corriente condiciones de uso. Por otra parte, el modo de funcionamiento de Valor madera quema calentadores y el combustible utilizado puede influir considerablemente las emisiones generadas durante el uso actual, lo que da al operador una significativa responsabilidad . ". Distinción entre electrodomésticos independientes clásicos y estufas masivas.

Se debe hacer una distinción entre los dispositivos independientes de uso común (dispositivos de registro: estufa clásica, hogar cerrado, inserto , estufa ), para los cuales el protocolo de prueba es el mismo (E. Carcano, # Bibliografía , p. 89, 90 ) y un particular. tipo de estufa de leña, la estufa de acumulación ( energía térmica ) o la estufa de masa (algunos modelos también pueden funcionar con pellets de madera ).

Dispositivo independiente clásico La ignición y la adición de madera generalmente provocan altas emisiones, estas etapas del proceso de combustión no se tienen en cuenta en los protocolos de prueba de laboratorio para determinar el rendimiento del dispositivo. Las emisiones se pueden calcular en el momento de máxima combustión. En la práctica, el usuario tiende a cerrar casi el suministro de aire para reducir la pérdida de calor a través de la chimenea, lo que genera una alta contaminación. Esta forma de proceder tampoco se tiene en cuenta en el laboratorio y los resultados obtenidos “no responden en absoluto al uso real” . Estufa de masas El protocolo de prueba es mucho más estricto. Se prueba todo el proceso de combustión, incluido el encendido. Además, con una estufa de almacenamiento, es casi innecesario reducir el suministro de aire. "El resultado será muy comparable al que la gente puede obtener en casa" .

Ver también las secciones Aplicaciones y Caso de estufas masivas .

Dispositivos de alimentación automática

Los aparatos de alimentación automática ( calderas automáticas y estufas de pellets ) son los más fiables, especialmente los aparatos de pellet (siempre que se utilicen únicamente gránulos ( pellets ) de calidad certificada y que se evite la absorción de humedad. Combustible):

“ Las estufas de pellets representan el caso más completo de la aplicación de los principios de combustión aplicados a los calentadores de leña . Esto les permitió alcanzar niveles de eficiencia (en términos de BTU / hr ) y la reducción de partículas de las emisiones (en términos de gramos / mega julios de calor ) sin igual por otros tipos de aparatos de leña.. Tanto es así que varios modelos están exentos de la certificación EPA . ".
La atomización del combustible, el suministro continuo y regular de combustible, el control de la calidad del combustible (humedad, proporción de carbono e hidrógeno, cenizas, etc.) y la inyección controlada de aire en el punto de ignición han permitido estabilizar la pirólisis. proceso en este dispositivo. De hecho, es muy similar a un horno de aceite , con la excepción de que no puede vaporizar el combustible tan rápidamente, dejando todavía algo de carbón sólido residual que se convertirá en hollín . ".

Calderas de leña

Fuentes: Agencia de Gestión del Medio Ambiente y la Energía (ADEME) y Bois Énergie 66 . Una caldera suministra calefacción central y radiadores , posiblemente un tanque de agua caliente sanitaria u otra red de retorno hidráulico ( calefacción por suelo radiante, por ejemplo).

Calado natural y calado forzado

Las calderas de leña son la versión más antigua de las calderas de leña. Se caracterizan por su modo de combustión y la forma en que el aire entra en la chimenea: el tiro. Puede ser natural o forzado con un ventilador. El "tiro natural" se implementa mediante tres técnicas:

Calderas de combustión ascendentes . “Son simples pero de mala calidad. El combustible se apila en la rejilla (el "hogar") de la chimenea. Toda la carga se enciende simultáneamente. La combustión es difícil de controlar y, en general, de mala calidad e incompleta ” ;
Calderas de combustión horizontales . “Reducen la tasa de quemaduras. Las fases de combustión y secado se separan y la combustión tiene lugar en capas delgadas. Las entradas de aire primario y secundario están mejor controladas, por lo que se mejora la combustión y disminuye la tasa de no quemado ” ;
Calderas de combustión inversa . “Ofrecen una buena calidad de combustión. Las llamas se desarrollan a través de la rejilla, el soporte de combustible o a través de una boquilla. Las entradas de aire primario y secundario están separadas, lo que mejora aún más la calidad de la combustión ” .

→ [Visualización de las tres técnicas]

Las calderas de combustión inversa de “tiro forzado” son más eficientes porque son menos propensas a problemas de tiro de chimenea. Estas calderas, denominadas "turbo", están equipadas con un ventilador tipo turbina que introduce el aire de combustión o un extractor que aspira los humos.

→ [Representación de reclutamiento forzoso]

La caldera está asociada a un gran depósito de agua que almacena el exceso de calor suministrado por la caldera. El tanque de hidroacumulación, o tanque intermedio, permite que la caldera funcione a plena potencia sin sobrecalentamiento en la casa.

Sin tanque de almacenamiento La combustión, regulada según las necesidades de calor, es irregular y va acompañada de una importante contaminación atmosférica . La autonomía es limitada, el rendimiento mediocre y la carga, el mantenimiento y la limpieza son más frecuentes. Con tanque de almacenamiento El calor acumulado en el tanque se devuelve según sea necesario. Dependiendo de la potencia de la caldera, el tamaño del depósito y la temperatura exterior, la autonomía puede variar de 12 horas a 48 horas. El funcionamiento a plena potencia de la caldera aumenta su longevidad y mejora su eficiencia. La hidroacumulación es especialmente adecuada para la calefacción a baja temperatura a través de un suelo radiante , por ejemplo.

Calderas automatizadas individuales

Fuentes: Emmanuel Carcano ( #Bibliografía ) y Biomasse Normandie. La recuperación de combustibles como astillas o pellets permite solucionar los problemas asociados al uso de troncos, a condición de que los pellets se almacenen permanentemente secos porque la humedad los degrada. Estos nuevos combustibles tienen una buena “fluidez” que permite automatizar el funcionamiento de las calderas y adquirir un confort de uso comparable al obtenido con las calderas que queman combustibles fósiles. La organización de la caldera y sus accesorios es muy similar a la de una sala de calderas colectiva de leña .

Calderas de pellet y pellet

Principio de funcionamiento :

el combustible se almacena en un silo ;
los gránulos son llevados por un tornillo sin fin o por un sistema de succión a la cámara de combustión;
para las plaquetas , que son menos fluidas, un sistema de extracción del silo que utiliza cuchillas giratorias en el fondo del silo empuja el combustible hacia el tornillo de alimentación;
la transferencia de combustible desde el silo a la cámara de combustión está totalmente automatizada, de manera que se suministren las cantidades de combustible estrictamente necesarias para el funcionamiento óptimo de la caldera. Asimismo, las cenizas se evacuan automáticamente a un recipiente adecuado. El encendido de la caldera también está automatizado. Las calderas de plaquetas están más bien reservadas para el mundo rural o aquellos que tienen grandes áreas para calentar, así como instalaciones para el suministro de plaquetas. Las calderas de pellet satisfacen mejor las necesidades de las personas que desean renovar su instalación o instalar una en una nueva. Como se señaló anteriormente , el combustible “se adapta mejor a pequeñas instalaciones domésticas debido a un volumen de almacenamiento reducido en comparación con las plaquetas. Además, el sistema de succión es más flexible que el sistema de extracción por tornillo. El combustible menos fluido de las calderas de obleas automáticas solo admite el sistema de extracción por tornillo ” . Nótese la existencia de una caldera de pellets de condensación , una caldera de pellets con un rendimiento muy significativamente mejorado.

Calderas multicombustible (o multicombustible)

La ventaja de estas calderas es su capacidad para ser alimentadas con todo tipo de combustibles de biomasa : astillas, pellets, astillas de madera, pepitas de cereza o albaricoque, miscanthus , etc. Esto permite, en las zonas rurales , gestionar sus suministros de acuerdo con la disponibilidad del recurso.

Otro equipo posible

Los insertos, hogares cerrados, estufas (con leños o pellets ) y estufas (también con leños o pellets - cf. ADEME , p. 10, 12 -) denominadas "hidráulicas" o " calderas " pueden, como las calderas, suministrar una calefacción central. red . Este equipo está experimentando un renovado interés con los nuevos estándares de construcción, particularmente en Edificios de Bajo Consumo (BBC) en los que el consumo de energía para calefacción es muy bajo. Los sistemas como estufas y calderas se adaptan perfectamente para suministrar calefacción, o incluso agua caliente sanitaria , a toda la casa.

Salas de calderas colectivas de leña

Presentación

El calor suministrado por una sala de calderas de leña se puede utilizar en viviendas colectivas , sector terciario y redes de calefacción en zonas urbanas o rurales . Al igual que con los calentadores individuales, la elección del combustible es importante. Las calderas colectivas aceptan todo tipo de leña, pero el nivel de humedad siempre lo prescribe el fabricante y debe respetarse. Las calderas de leña están completamente automatizadas y funcionan de manera similar a otras energías. Pero montar una sala de calderas de leña es más complejo, es necesario poner en marcha un estudio de viabilidad . Varios países europeos (Alemania, Austria, Dinamarca, Finlandia, Francia, Suecia, Suiza) ya han creado muchas calderas de leña que sirven a edificios colectivos o redes de calefacción.

Recursos de biomasa que se pueden utilizar en la sala de calderas

La gran mayoría de la leña todavía se consume en forma de troncos, pero la madera de palo de torsión requiere una manipulación importante y está particularmente expuesta al riesgo de combustión incompleta que genera contaminantes . Más allá de los troncos para uso doméstico, la dendroenergía se presenta en formas muy diversas que tienen en común su dificultad para encontrar salidas: bocage y residuos forestales, aserrín, corteza, madera "al final de su vida", también llamada "madera de desecho" ( palets usados, cajones y cajones, muebles viejos, etc.). Este residuo leñoso puede recuperarse quemándolo en salas de calderas automáticas en lugar de eliminarlo en condiciones perjudiciales para el medio ambiente (abandono en el bosque, quema al aire libre , vertedero ). Las cenizas de la madera quemada en las calderas se pueden reciclar en la agricultura .

Por tanto, los recursos de biomasa que se pueden utilizar en las salas de calderas se presentan de muchas formas:

astillas de bosque (a veces llamadas "astillas de madera")
gránulos
serrín
virutas
ladrar
Madera de desecho "limpia" (la madera tratada, pintada, etc. se desecha)
Residuos verdes (recuperables en la sala de calderas si su nivel de humedad es inferior al 50%)
subproductos agrícolas (paja, sarmientos de vid, etc.)
...

Componentes principales de una caldera de leña.

el silo de almacenamiento de combustible o el cobertizo
el sistema de transferencia de combustible (o transporte) desde el silo hasta el hogar de la caldera
la caldera de biomasa-leña
el sistema de tratamiento de humos de combustión (desempolvado); Existen diferentes tipos de filtración de gases de combustión:

el filtro ciclónico o multiciclón : este sistema permite limitar las emisiones de polvo en torno a 150 mg / Nm 3 . el filtro electrostático (o precipitador electrostático ): este sistema permite limitar las emisiones a unos 50 mg / Nm 3 . Es posible combinar un filtro multiciclón y un precipitador electrostático para reducir el nivel de emisión a alrededor de 10 mg / Nm 3 ; el precipitador electrostático tiene un buen rendimiento incluso para partículas muy finas ( PM 1.0 ). el filtro de bolsa : se compone de varias de fieltro o tela de mangas filtrantes que retienen el polvo; las liberaciones pueden limitarse a 5 mg / Nm 3 , e incluso a 1 mg / Nm 3 si se utiliza un filtro de cerámica . Como los estándares en términos de emisiones de partículas son cada vez más exigentes, el desempeño limitado de ciclones y multiciclones corre el riesgo de descalificarlos. En el “Salon Bois Énergie 2011” de Besançon , se presentó una versión mejorada de un ciclón que podía competir con los precipitadores electrostáticos y los filtros de mangas. Se presentó una nueva versión en el “Salon Bois Énergie 2015” en Nantes . Dar prioridad a las salas de calderas colectivas e industriales

Las modernas salas de calderas colectivas, supervisadas y mantenidas, tienen muchas ventajas sobre la calefacción individual: puesta en común de recursos y combustible; el costo de la instalación se amortiza más fácilmente cuando hay varios usuarios; Las técnicas (automatización, uso de filtros para el funcionamiento del humo ) permiten un mejor control de ciertos parámetros como las emisiones de contaminantes .

La Oficina Federal Suiza para el Medio Ambiente (FOEN) comenta así la utilidad de las salas de calderas para la preservación de la calidad del aire. “En lugar de operar muchas pequeñas instalaciones de calefacción sin un sistema de filtro , se debe fomentar la construcción de centrales eléctricas de leña que tengan sistemas de limpieza de gases de combustión muy eficientes , sean eficientes y operen de manera profesional. ". Se puede encontrar un comentario similar en la página 3 de una nota resumida disponible en el sitio web del Ministerio de Ecología (Francia): "[...] para limitar las emisiones de contaminantes debido a la utilización de la biomasa , el uso de energía de la madera debe fomentarse en las instalaciones de los" colectivos "o" industriales " sectores con una potencia térmica superior a 2 M W . En efecto, por su tamaño, estas instalaciones tienen la ventaja por un lado de permitir, desde un punto de vista económico, la implementación de dispositivos eficientes de control de la contaminación , como filtros electrostáticos o filtros de mangas, y por otro lado, de tienen una producción más alta que la de las unidades pequeñas. Cabe señalar, además, que estas instalaciones se encuentran dentro del ámbito de la normativa sobre instalaciones clasificadas y que serán sometidas a controles periódicos por parte de organismos independientes que permitirán garantizar el respeto de su comportamiento medioambiental ”. Priorizar el desarrollo de la dendroenergía en las áreas "colectivas" e "industriales" se sugirió en marzo de 2006 en la conclusión de un informe del mismo ministerio, como en el informe "Aire y Atmósfera" Chantier n o 33 de la Grenelle Environment in Marzo de 2008. Ejemplos de logros Francia Desde 2012, la ciudad de Orleans dispone de dos calderas de biomasa, una de las cuales, ubicada al norte de la ciudad, tiene una potencia de 37 M W acoplada a una red de calefacción de 18 km que abastece de calefacción a 12.000 hogares. Las fichas técnicas en formato [PDF] para calderas de biomasa se pueden descargar del sitio “ Energía de biomasa Île-de-France ”. A mediados de 2017, la planta de calderas de biomasa de 26,5 MW en Saint-Denis (Seine-Saint-Denis) anunció que cubriría las necesidades de calefacción y agua caliente de alrededor de 40.000 hogares y oficinas en la ciudad y municipios vecinos. suizo Tres ejemplos de "redes de calefacción urbana" ( CAD ): una red con tres calderas de astillas de madera , una central eléctrica que consta de una sala de calderas de leña y una caldera de gas además, y una tercera instalación CAD en caldera doble de leña (combustible: madera vieja, madera de bosque, madera residual) con caldera de gasoil adicional. Austria La ciudad de Güssing tiene una de las redes de calefacción más grandes que funcionan con biomasa . La energía es proporcionada por dos calderas de biomasa con una capacidad de 3 y 5 M W . El sistema de calefacción de distrito comprende dos circuitos de una longitud total de 14 kilometro a una temperatura de 90 a 110 ° C . Más de 300 familias se benefician de esta red de calefacción, así como todas las comunidades de la ciudad - escuelas, guarderías, hospitales - y determinadas industrias (instalaciones de secado de madera, por ejemplo). Con la entrada en funcionamiento del sistema de calefacción urbana, la calidad del aire en la ciudad ha mejorado significativamente. Reducción de las emisiones anuales vinculadas a la red de calefacción urbana de biomasa

Tipo de problema	Antes de la inauguración de la calefacción urbana a biomasa	Después de la entrada en función de la biomasa de calefacción urbana	Reducción porcentual de emisiones
Dióxido de carbono CO 2	6.650.000 kg / año	250.000 kg / año	NS. 96%
Dióxido de azufre	6,980 kg / año	280 kg / año	NS. 96%
Monóxido de carbono (CO)	16.900 kg / año	2.870 kg / año	NS. 83%
Hidrocarburos (C x H y )	1.530 kg / año	610 kg / año	NS. 60%

Fuente: Bois Énergie n o 1/2003

Gas natural sintético (GNS) de madera

La madera, un agente energético polifacético

Con el fin de optimizar el uso de la dendroenergía y su impacto en el medio ambiente, el antiguo principio de los gasificadores (conversión de la madera en gas de síntesis) es objeto de trabajos de mejora.

Combinar las ventajas de la dendroenergía y las del gas natural, sin sus inconvenientes

“Actualmente, el calentamiento a madera es, con mucho, la tecnología más importante para el uso de madera. Sin embargo, su contribución a la contaminación es muy alta, en comparación con otros combustibles (especialmente en lo que respecta a las partículas finas ). Ante esta observación, se plantea la cuestión del desarrollo de nuevas tecnologías que puedan hacer un uso óptimo del recurso que representa la madera. Por "óptima" nos referimos a que la madera debe tener la mayor eficiencia posible y al mismo tiempo tener bajas emisiones de contaminantes , cuando se utilice como energía primaria para las formas finales de energía requeridas en el futuro. La gasificación de la madera y la preparación del gas resultante -de una calidad similar a la del gas natural- permiten cumplir los criterios antes mencionados: de hecho, la conversión permite obtener una alta eficiencia, mientras que el uso de gas se puede realizar de manera descentralizada , mientras se rechazan pocas emisiones contaminantes (por ejemplo, considerando toda la cadena de operaciones, la emisión de partículas finas se reduce en un factor de 50 a 100). Además, esta tecnología también permite el uso final en los campos del transporte (vehículos de gas natural ) y producción de electricidad . "

[GNS de madera - Instituto Paul-Scherrer - Texto informativo para los medios, p. 1 ].

Principios de conversión Materiales utilizables

Se trata principalmente de madera forestal barata y de baja calidad, residuos de madera de la industria de procesamiento de madera, residuos de madera urbana sin tratar disponibles en centros de reciclaje , residuos de madera domésticos o municipales (poda, etc.), etc.

Preparación de materia prima

Es necesario, si es necesario, eliminar las sustancias extrañas (metales, piedras ...). La materia prima se somete así a varios tratamientos preliminares: clasificación, trituración, separación magnética ... luego secado antes del almacenamiento.

Gasificación

La madera se gasifica a alta temperatura (800 - 900 ° C ) con vapor de agua. El resultado es una mezcla ( gas de madera ) que contiene principalmente dihidrógeno (H 2), monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO 2) y metano (CH 4).

Purificación de gas

El gas obtenido contiene impurezas que deben eliminarse.

Metanización

Consiste en la conversión catalítica de dihidrógeno (H 2) y monóxido de carbono (CO) a metano (CH 4). El proceso se basa en la reacción de ecuación-equilibrio :

{\ Displaystyle \ mathrm {\ CO + 3 \ H_ {2} \ to \ CH_ {4} + \ H_ {2} O}}

(en presencia de un catalizador de níquel ) Limpiar la mezcla de gases

Es necesario eliminar el CO y el H 2residuales, y separan la mayor parte del CO 2presente en la mezcla. El resultado es un "gas natural sintético" (GNS) que cumple con los estándares necesarios para su inyección en la red de gas natural. Los documentos relacionados con la conversión de madera en metano están disponibles en dos sitios suizos.

Ventajas energéticas y medioambientales

Este GNS orgánico (el término “bio”, como el prefijo “bio” en biocombustible por ejemplo, indica que el GNS proviene de biomasa ) puede ser sustituido o mezclado con gas natural fósil. Se puede utilizar tanto para calefacción como como combustible o como fuente de electricidad . Como la madera , es una energía local, renovable, con balance neutro de emisiones de CO 2 .y contribuye a la independencia energética. Como el gas natural , la combustión de este GNS no es muy contaminante. El problema de las emisiones contaminantes del combustible de madera se resuelve así de manera óptima, sin filtros costosos. La producción rentable de este GNS requiere grandes cantidades de madera barata. Europa del Este tiene un potencial muy interesante en esta área.

Los principales protagonistas

En Suiza: el Instituto Paul-Scherrer (PSI), que desarrolló el principio de esta producción. En Austria: la Universidad Técnica de Viena . En el distrito austriaco de Güssing , un consorcio suizo-austríaco está probando una instalación de demostración para la producción de este GNS. El gas obtenido está constituido por un 98% de metano.

Un modelo que está siendo emulado

A finales de junio de 2009, el municipio de Güssing inauguró la primera planta de producción de gas natural sintético a partir de madera. Esta innovadora solución está despertando el interés de los gigantes energéticos europeos (se está planificando una central eléctrica de 20 a 25 veces mayor que la de Güssing en Suecia ). El hecho fue informado en los medios. También están surgiendo nuevos proyectos en otros lugares, especialmente en Alemania y Francia . Este es el caso, por ejemplo, del proyecto GAYA.

Contaminación y toxicidad

Riesgos de combustión incompleta y cáncer

Contaminación interior

El CIRC clasifica actualmente las emisiones como fuente interna debido a la combustión residencial de biomasa (principalmente madera) en el grupo probables carcinógenos en humanos (grupo 2A).

La combustión doméstica incluye el calentamiento y cocción de alimentos .

Solo se ha establecido una certeza: la combustión doméstica de combustible de biomasa (principalmente madera ) provoca cáncer de pulmón en el interior de los hogares.

La génesis de esta clasificación se expone en el “Volumen 95” publicado en 2010 por la IARC.

Se trata de los combustibles sólidos utilizados para cocinar o calentar ( carbón y biomasa ), especialmente en espacios mal ventilados.

Aparte del riesgo de cáncer de pulmón, el humo de la madera ( wood smoke en inglés), agente asociado con estas emisiones, tiene una serie de riesgos graves, si no efectos probados, en la celda de nivel .

Los datos que llevaron a la clasificación de las emisiones de fuentes interiores de la combustión de biomasa doméstica en el grupo 2A incluyen: (I) la presencia de hidrocarburos aromáticos policíclicos y otros compuestos cancerígenos en el humo de leña, (II) evidencia de la naturaleza mutagénica del humo de leña; y (III) los múltiples estudios que muestran daño citogenético en humanos expuestos al humo de leña ( p. 307 ).

El humo doméstico representa un grave riesgo para la salud de alrededor de 3.000 millones de personas que cocinan sus alimentos y calientan sus hogares con biomasa y combustibles de carbón .

Contaminación del aire exterior

IARC anunció el jueves 17 de octubre de 2013, que clasificó la contaminación del aire exterior como un determinado carcinógeno (grupo 1) para los seres humanos, independientemente de la región del mundo donde se resida. Según la IARC, existe "evidencia suficiente" de que la exposición a la contaminación del aire exterior "causa cáncer de pulmón" . Entre las principales fuentes que contribuyen a la naturaleza cancerígena de esta contaminación, la IARC cita la calefacción y la cocina residenciales . El "material particulado" ( partículas suspendidas , material particulado - PM en inglés ), "un componente importante de la contaminación del aire exterior", se evaluó por separado y también se ha clasificado como cancerígeno para los seres humanos (Grupo 1).

Combustión de desechos de madera

Los residuos de madera sucios (pintados, impregnados, etc.) contaminados con productos contaminantes o tratados con biocidas y / o productos ignífugos como las sales de boro (madera clasificada B o C en Francia) pueden utilizarse en cementeras o en algunas salas de calderas especializadas equipadas con una filtración adecuada, como en Francia desde 2014 en la primera gran caldera de residuos de madera, construida sobre la “plataforma química Roussillon”; Se trata de una caldera Leroux & Lotz de 21 MW que produce 200.000 toneladas / año de vapor y acepta 60.000 toneladas / año de residuos de madera de todas las clases, así como residuos de las pulpas de papel, con una tasa de cobertura de biomasa del 15%. La inversión fue de 20 millones de euros.

Combustión completa

Combustión completa teórica

Para realizar los cálculos de combustión se utiliza la siguiente composición:

50% de carbono , 44% de oxígeno y 6% de hidrógeno (ver # Composición elemental promedio de la madera ).

En estas condiciones simplificadas, los productos de la combustión completa de la madera son solo dióxido de carbono (CO 2) y agua (H 2 O).

Otros productos presentes en los humos

Sin embargo, durante la combustión completa, se encuentran otros compuestos en los humos:

Óxidos de nitrógeno (NO x ), que provienen principalmente del nitrógeno contenido en el combustible (mecanismo NO del combustible : degradación de productos de madera pocas moléculas de NH 3y HCN, que luego se oxidan a NO (> 90%) y NO 2(<10%). El mecanismo térmico de NO (reacción del nitrógeno en el aire con el oxígeno) generalmente no está presente, la temperatura del hogar, a menudo inferior a 1000 ° C , no permite la disociación del nitrógeno del aire.
Partículas (PM): los minerales contenidos en la madera no son combustibles y pueden ser arrastrados por gases, así como sales (KCI, NaCI, K 2 SO 4) formado por la reacción de potasio, calcio, cloro o azufre en el combustible.

Durante la combustión casi completa, las partículas se forman así principalmente a partir de los minerales inicialmente contenidos en la madera. Este es el caso, por ejemplo, de los calentadores de leña de carga automática en perfecto estado de funcionamiento. La reducción de las emisiones a la atmósfera de estas partículas solo se puede obtener atrapándolas en un filtro de humo ( filtro de partículas ). Compuestos de madera que causan emisiones de óxido de nitrógeno.

La fuente de combustible de óxidos de nitrógeno procedentes de la oxidación del nitrógeno contenido en la madera en forma de aminas y proteínas , compuestos de nitrógeno necesario para el crecimiento del árbol.

En general, los calentadores de madera generan más emisiones de óxidos de nitrógeno (NO x ) por unidad de energía producida que las plantas de combustión que funcionan con combustibles fósiles . Véase también el cuadro titulado "Comparación de los factores de emisión para calefacción de madera con los de calefacción con fuelóleo doméstico, gas natural y carbón" en la sección Francia metropolitana .

Información general sobre óxidos de nitrógeno de origen combustible

Mecanismo de formación

La degradación de sustancias nitrogenadas en la madera de la chimenea produce moléculas de NH 3y HCN (ver combustión completa ) llamados " precursores de nitrógeno". Entonces, se pueden observar dos tipos de evolución:

Si las moléculas precursoras se encuentran en un medio localmente oxidante (presencia de oxígeno), evolucionan hacia la formación de NO por oxidación.
Si tienen un ambiente reductor (presencia de compuestos de hidrocarburos en un medio ya rico en NO), se convierten en nitrógeno molecular N 2..

Por ejemplo, en el caso de NH 3, las dos ecuaciones de equilibrio en competencia en el enfoque son:

{\ Displaystyle \ mathrm {\ NH_ {3} + \ O_ {2} \ to \ NO + \ H_ {2} O + 1/2 \ H_ {2}}}

(1)

{\ Displaystyle \ mathrm {\ NH_ {3} + \ NO \ to \ N_ {2} + \ H_ {2} O + 1/2 \ H_ {2}}}

(2)

Cualquier factor que tienda a promover la reacción (1) conducirá a un aumento de las emisiones de “NO combustible”.

Por el contrario, cualquier factor que favorezca la reacción (2) permitirá limitar estas emisiones.

Factores que influyen en las emisiones de NOx Contenido de nitrógeno del combustible

El factor con mayor influencia en las emisiones de NO x de las calderas de biomasa es el contenido de nitrógeno en el combustible.

Contenido medio de nitrógeno (%) medido en diferentes biomasas

Tipo de combustible	Contenido másico de nitrógeno sobre anhidro	Tipo de combustible	Contenido másico de nitrógeno sobre anhidro
Losa de haya	0,3	blanda de chip	0,3
Oblea de roble	0,3	Miscanthus	0,3
Paja de trigo	0,3	Corteza de roble	0,5
Madera clase A	0,5	Mazorcas de maíz	0,6
Briquetas de cáñamo	1.0	Sotobosque de rotación corta	1.3
Residuos de destilería	1,6	Pellets de malta	2.1

Fuente: Buenas prácticas de bajas emisiones de NOx para calderas de biomasa Exceso de aire global

Cuanto mayor es el exceso de aire, más se favorecen las reacciones de oxidación de los precursores de nitrógeno (ver Mecanismo de formación ) en NO. Por el contrario, para un pequeño exceso de aire , se prefieren las reacciones de reducción de estos precursores a N 2 , por especies de hidrocarburos o por NO.

Cualquier medida que favorezca las reacciones de oxidación permite limitar la formación de NO x .

Estadificación de combustión

Debería producirse una combustión ideal desde el punto de vista de las emisiones de NO x :

inicialmente en una atmósfera reductora (bajo contenido local de O 2) para permitir la conversión de nitrógeno en N 2 y no en NO;
en segundo lugar, en una atmósfera oxidante , con un lento aumento del contenido de O 2en los gases de combustión (escalonamiento de las entradas de aire secundario ) para eliminar las sustancias no quemadas sin, sin embargo, promover demasiado las reacciones de oxidación de los precursores de nitrógeno a NO.

La temperatura Se hace un intento para limitar la temperatura por debajo de 1300 ° C en las estufas de biomasa a fin de no masivamente formar NO x de origen térmico , sino también para prevenir la formación de cenizas de fondo y el daño a los materiales. Relación entre las emisiones de óxidos de nitrógeno y las emisiones no quemadas

En la práctica, bajo el término óxidos de nitrógeno (NO x ), monóxido ( NO ), dióxido ( NO 2) y protóxido ( N 2 O) nitrógeno. El óxido nitroso se forma en los hogares que operan a temperaturas inferiores a 950 ° C .

Al igual que la combustión completa , la combustión incompleta de la madera emite NO x pero en proporciones que disminuyen cuando aumenta la concentración no quemada.

“Con la mayoría de los equipos de combustión, existe una relación entre la concentración de NO x en los gases de combustión y la concentración sin quemar (CO, hollín, etc. ). Estas dos cantidades evolucionan en direcciones opuestas ”( p. 17 ).

Reducción de emisiones contaminantes: ejemplos de soluciones con sus ventajas y limitaciones

Calentadores de leña de carga automática

De acuerdo con el Swiss Oficinas Federales de Medio Ambiente y Energía ( FOEN y SFOE), calentadores automáticos en perfecto estado de funcionamiento, en el que la combustión es casi completa , sólo emiten poco de hollín , pero son por el contrario en el origen de "relativamente densa emisiones "de partículas minerales finas . "Estas partículas penetran en los pulmones y, por lo tanto, no están exentas de riesgos, pero, sin embargo, se consideran menos dañinas para la salud que el hollín".

Servicios Cantonal suizo de energía y el estrés ambiental que carga automática madera de calderas (caldera gránulos o caldera plaquetas ) transmite "mucho más" de materia particulada PM 10 y los óxidos de nitrógeno NO x que un aceite caldera : "filtro partícula muy recomendable, e incluso obligatoria, dependiendo sobre la potencia de la instalación y del barrio " .

Las importantes emisiones de partículas durante la combustión de pellets de madera también se destacan en Quebec por el ALAP .

Renovación de una flota de electrodomésticos

En Francia, la renovación del parque de electrodomésticos, que se traduce en menores emisiones no quemadas , conduce a una reducción de las emisiones de partículas y mayores emisiones de óxido de nitrógeno en comparación con la situación actual.

Estufas catalíticas

Para lograr una combustión completa, se deben cumplir tres condiciones: alta temperatura, suficiente oxígeno (del aire) y tiempo para que los gases de combustión se quemen antes de enfriarse.

Las estufas catalíticas explotan el fenómeno natural de bajar la temperatura de ignición de los subproductos volátiles cuando se colocan en presencia de determinadas sustancias que favorecen la oxidación como el paladio o el platino (este principio se utiliza en los convertidores catalíticos de ollas ). Para aumentar las superficies de contacto entre los gases de combustión y el material catalizador , los gases no quemados de la combustión primaria se ven obligados a pasar a través de una estructura de " panal " revestida de cerámica donde se "vuelven a quemar". La cerámica permite absorber más la energía térmica producida por los leños encendidos ubicados debajo. La temperatura de ignición de las sustancias volátiles se reduce de 475 ° C a aproximadamente 260 ° C , una temperatura que las estufas de madera son capaces de mantener durante más tiempo que los que están cerca de 500 ° C .

El dispositivo proporciona a los dispositivos catalíticos una combustión más completa mientras opera en un régimen de combustión lento . La catálisis reduce los finos pero no los PAH . La eficiencia del catalizador se degrada con el tiempo (en particular debido al ensuciamiento progresivo de las celdas del panal), lo que da como resultado un aumento de las emisiones. El ensuciamiento es tanto más rápido cuanto más inadecuado o de mala calidad se quema el combustible (sucio o demasiado húmedo). Una gran diferencia de temperatura (fuego muy caliente seguido de un fuego mucho más frío) puede agrietar la cerámica o reducir su recubrimiento metálico, lo que conduce a una pérdida de la eficiencia del catalizador. Por lo tanto, debe reemplazarse después de cierto tiempo. Además, las estufas catalíticas emiten más partículas que una estufa convencional al inicio y al final de la combustión, por lo que el catalizador no está lo suficientemente caliente.

Caso de estufas masivas

Las estufas de masa de leña (algunos modelos también funcionan con pellets de madera) también se denominan "estufas de inercia " o "acumuladores de calor" (de energía térmica ).

De refractarios alrededor de la casa, lo que provoca un aumento en la temperatura de combustión media que aumentó de 600 ° C a 900 ° C . Cuanto mayor sea la temperatura, más completa será la combustión. Este es particularmente el caso para este tipo de estufas de madera: la temperatura puede subir a más de 1000 ° C . Sin embargo, existen límites que no se deben sobrepasar: una temperatura demasiado alta promueve la producción de óxidos de nitrógeno de origen térmico .

Rendimientos de estufas masivas

Combustible	troncos de madera	Bolita de madera
Producir	70 a 90%	80 a 93%

Basado en un protocolo de prueba muy estricto, los rendimientos atribuidos a las estufas masivas son representativos del rendimiento real obtenido por el usuario. Los detalles están disponibles en la sección Distinción entre electrodomésticos independientes convencionales y estufas masivas .

Un estudio de la CSTB realizado en una estufa masiva de esteatita , señala que "La acumulación de calor en la masa de esteatita [...] permite separar la producción de calor (difícil de controlar con una estufa de leña) de su restitución. Por tanto, permite eliminar el ralentí del sistema durante la fase de combustión. Las pruebas de laboratorio han demostrado que el sistema funciona a potencia nominal durante las fases de combustión, lo que reduce significativamente las emisiones contaminantes en comparación con los aparatos convencionales de leña ”.

Filtros de partículas

Para limitar la contaminación de los equipos de combustión de madera, se están desarrollando filtros de partículas (o filtros de humo) para grandes salas de calderas, pero ahora también para dispositivos individuales y actualmente hay tres modelos disponibles en Suiza , sin embargo, la efectividad de estos últimos debe mejorarse aún más ( ver " Campaña de medición de PSI ") y su costo adicional limita su desarrollo.

Principio de un precipitador electrostático para electrodomésticos.

Aunque se han logrado avances técnicos importantes en los últimos años, la naturaleza reciente de una instalación por sí sola no puede garantizar bajas emisiones. Casi todos los “sistemas de separación de polvo” (filtros de partículas) desarrollados hasta la fecha para pequeños calentadores de leña funcionan mediante el proceso de precipitación electrostática . Con calentadores usados correctamente y una combustión casi completa , estos sistemas pueden reducir aún más las emisiones de polvo restantes. (Fuente: Oficina Federal Suiza para el Medio Ambiente )

El principio de un filtro de partículas electrostático (también llamado “precipitador electrostático”) para electrodomésticos se presenta en el sitio web “Énergie-bois Suisse”. Este tipo de filtro permite una reducción del 60 al 95% de las partículas PM 10 .

Ventajas

El filtro electrostático tiene ventajas significativas sobre otros sistemas de filtración como colectores de polvo húmedo o filtros mecánicos, que incluyen:

tasa de filtración muy alta, también para partículas muy finas ;
bajos costos de mantenimiento y funcionamiento; la limpieza se realiza durante el barrido , sin ningún problema particular;
sin desgaste del sistema.

Un video muestra un precipitador electrostático suizo con su principio de funcionamiento simplificado.

Otros filtros

Filtro catalítico . El nuevo filtro de partículas, ganando en 2011 el 12 º 'Madera Salón de Energía "(Francia), se reduciría en un 80% las emisiones de la combustión de la madera en los hogares, en especial el encendido y volver a cargar las chimeneas. Funciona sin electricidad.

Nótese la existencia de "colectores de polvo húmedo": "precipitadores electrostáticos húmedos", "condensadores", que también permiten la recuperación de energía después del enfriamiento de los humos mediante pulverización de agua, así como "depuradores de humos" ".

Artículo relacionado: Filtros y filtración en entornos industriales .

En el caso particular de la caldera de condensación de pellets , el intercambiador de condensador también juega el papel del "filtro de partículas" original.

Necesitar

El principio del filtro de partículas es tanto más necesario ya que, además de los productos no quemados producidos durante la combustión incompleta, la combustión completa de la madera sigue acompañada de notables emisiones de partículas de origen mineral (menos nocivas que el hollín) , pero no completamente. inofensivo) y dado que estas emisiones son inevitables, el filtro de partículas es la única solución posible para evitar su liberación a la atmósfera; detalles en la sección Combustión completa .

La necesidad de equipar los dispositivos actuales con un filtro de partículas se menciona en un documento de la Oficina Federal Suiza para el Medio Ambiente titulado: "Sistemas de calefacción - Madera bien, pero nunca sin filtro", así como en un documento. Informe de un televisor noticias de Francia 2 (caso presentado: el de una caldera de pellets).

Para cumplir con los estándares de descarga cada vez más exigentes, el principio del filtro de partículas es cada vez más esencial.

“Los estándares en cuanto a emisiones de partículas son cada vez más exigentes [...] El problema de las emisiones de partículas no se limita a las calderas industriales . De hecho, las calderas domésticas están cada vez más en la mira de las autoridades supervisoras. Estamos hablando de miles, decenas de miles de calderas que en un futuro próximo deberán equiparse con sistemas de filtración . Este requisito ya está en vigor en algunos países de Europa como Suiza o Alemania . ".

Un resumen de las últimas innovaciones en términos de filtros de partículas para calderas de biomasa y calefacción doméstica de leña está disponible en un sitio especializado.

Métodos para reducir las emisiones de polvo.

Naturaleza del polvo emitido por la combustión de la madera:

Sólido o líquido sin quemar ;
minerales ;

La reducción de emisiones requiere una combinación de electrodomésticos y combustibles de calidad, y buenas prácticas.

La reducción de las emisiones de polvo también permite reducir simultáneamente las emisiones de otros contaminantes ( metales pesados , dioxinas , COV , HAP, etc.) presentes en forma de partículas.

El estudio ANTEA de ADEME muestra que la calidad del combustible (principalmente el nivel de humedad), el buen funcionamiento de las instalaciones y su dimensionamiento (bien adaptado) son preponderantes. “Una caldera sobredimensionada funciona a baja carga con temperaturas de combustión más bajas y mayores emisiones contaminantes (especialmente CO )”.

Hay dos posibilidades para reducir estas emisiones:

El primero es “preventivo” y consiste en trabajar los parámetros de emisión durante la combustión para optimizarlos con el fin de reducir la cantidad de partículas producidas.
El segundo es "curativo" e implica la instalación de sistemas de filtración que eviten que estas partículas se propaguen a la atmósfera.

¿Qué tecnologías elegir para evitar producir demasiado polvo?

Categoría		Condiciones "si y solo si"
Chimeneas abiertas
Pequeñas estufas de convección antiguas
Insertos de hogar cerrado y chimeneas		Chimenea de post combustión Combustible seco
Estufas de leña		Chimenea de postcombustión o combustión inversa Combustible seco
Calderas de leña		Chimenea de combustión inversa o postcombustión Combustible seco
Estufas de leña de postcombustión		Verdadera chimenea de postcombustión Combustible seco Posibles filtros de polvo
Estufas de pellets		Combustible libre de finos → menos del 1%
Calderas industriales		Chimenea moderna regulada con sonda O 2 Combustible libre de multas (<5%) Filtros de polvo
Calderas de plaquetas		Chimenea moderna regulada con sonda O 2 Combustible libre de multas (<5%) Filtros de polvo
Calderas de pellet		Combustible libre de multas Máximo 2% en doméstico (sin filtro) y 3% en colectivo (con filtro )

Fuente: Instituto de Bioenergía (ITEBE) 2008

¿Cómo controlar las emisiones?

Fuente: Instituto de Bioenergía (ITEBE) 2008

Soluciones preventivas: Reducción en origen

Elija un combustible adecuado para la chimenea, o viceversa, para garantizar una combustión óptima y evitar que se queme;
Controle y optimice la combustión mediante sensor de oxígeno para evitar quemaduras volátiles;
Compruebe la calidad del combustible y, en particular, el nivel de multas .

Soluciones curativas: sistemas de filtración

En el sector doméstico

Algunos filtros de partículas nuevos ;

En colectivo e industria

Ciclón y Multiciclón (varios ciclones en paralelo): salas de calderas de hasta 4 M W domésticos en Francia;
Precipitador electrostático : para salas de calderas de más de 4 MW domésticos;
Filtro de mangas (el filtro se limpia con un dispositivo de aire comprimido): para casos especiales, fuertes tensiones locales, altos niveles de polvo en el combustible;

Diferentes tipos de filtros
Cyclone
aire cargado , aire purificado y partículas
Multiciclón.
Principio de un precipitador electrostático.
Precipitador electrostático de una planta de calefacción de biomasa
Filtro de bolsa.

Dendroenergía en los países del sur

La dendroenergía, un recurso vital para los países del Sur

Fuente: X-Environment 2004

Las diversas presiones ( deforestación , sobreexplotación ) que se ejercen sobre los recursos forestales de los países del Sur y provocan la preocupación de la opinión pública de los países desarrollados, como además de la mayoría de los grandes organismos internacionales (Naciones Unidas, Banco Mundial) , debe mantener y amplificar lo largo del XXI ° siglo .

La “crisis de la leña”, anunciada en la Conferencia de las Naciones Unidas sobre Fuentes de Energía Nuevas y Renovables (Nairobi, 1981) y que preveía escasez o graves problemas de suministro, finalmente nunca se produjo. De hecho, más allá de la leña obtenida de muestras tomadas directamente del bosque, la gran diversidad de los orígenes de los combustibles de madera (madera muerta, ramas de coronas , roza , árboles de parques agroforestales , forestación de pueblos, residuos de tala y procesamiento, subproductos de actividades de conversión de tierras) probablemente explica esta situación.

Actualmente, el 80% de la energía consumida en el mundo proviene de los combustibles fósiles , frente a poco más del 10% de la biomasa, y la proporción de petróleo debería disminuir de manera muy significativa para 2050.

Las poblaciones rurales de los países tropicales aún tienen un acceso insuficiente a la electricidad o fuerza motriz en el desarrollo de sus actividades, estando gran parte de la energía que utilizan, fundamentalmente leña, destinada a usos domésticos y en particular para cocinar alimentos .

En la actualidad, los combustibles de biomasa , incluida la leña y el carbón vegetal , representan hasta el 90% de las necesidades energéticas de los hogares en África subsahariana , el 70% en las zonas rurales de China y entre el 30 y el 90% de estas necesidades en América Latina .

Dendroenergía en la producción de madera

Fuente: X-Environment 2004

A nivel mundial, poco más de la mitad de la producción de madera se utiliza para la energía, la diferencia es principalmente para usos de madera para pulpa y madera .

Con la excepción de Sudáfrica , la gran mayoría de los países africanos se caracterizan por el predominio del uso de madera con fines energéticos. Lo mismo ocurre con el continente asiático , con la excepción, no obstante, de Japón y, en menor medida, China , por un lado, y Centroamérica , por otro. El sudamericano oscila a su vez entre un modelo de "países desarrollados" a imagen de Chile , y un modelo de " países en desarrollo " a imagen de Bolivia y Perú , el Brasil , un país-continente polifacético, combinando estos diferentes modelos.

La dendroenergía todavía representa casi las tres cuartas partes del consumo total de madera en los países en desarrollo , que es una característica importante de muchos países tropicales .

Dendroenergía en África

La producción sostenible de madera como fuente de energía renovable tiene un potencial considerable en África. La reforestación de tierras erosionadas, el desarrollo de plantaciones forestales y el mantenimiento sostenible de los bosques naturales pueden contribuir a aumentar la seguridad energética, mejorar el acceso a la energía y reducir la dependencia de los combustibles fósiles .

“La madera está de moda en los países ricos como combustible alternativo a los combustibles fósiles . También se rehabilita en los países del Sur y en particular en África. Durante décadas, el combustible de madera ha tenido una mala reputación en este continente. Era la energía de los pobres. Su uso fue considerado como un freno al desarrollo porque monopolizó el tiempo disponible de las poblaciones y especialmente de las mujeres. Su colección conduciría finalmente a la extinción de los bosques en la zona del Sahel […]

Paradójicamente, fue cuando los estados prohibieron la recolección de madera verde, en la República Democrática del Congo o Kenia , cuando el bosque disminuyó más. Ya sin mantenimiento, ha sufrido cortes rasos para cosechas efímeras de sorgo o maíz , que han dado paso, definitivamente, al desierto de laterita .

En Burkina Faso , la ordenación forestal para producir leña ha permitido a las comunidades que no vivían de sus cereales escapar de la pobreza. Hoy nos interesa la madera, los residuos de madera y, más en general , la biomasa , que también incluye otros residuos vegetales como la paja de cereales o la cascarilla de arroz, para producir electricidad en las plantas, comunidades rurales . Madagascar tiene cuatro proyectos de gasificación de biomasa para generar calor y energía .

En el Magreb los pobladores pasan gas licuado de petróleo , pero en las zonas urbanas subsaharianas , el carbón vegetal que sustituye al fuego de leña de las comunidades rurales. Para dotar a ciudades de una demografía galopante como Bamako , Uagadugú , por no hablar de Lagos o Kinshasa , África no podrá, según estos investigadores, prescindir de las plantaciones forestales artificiales, como las de eucalipto , más productivas que los bosques naturales, para aportar recursos más cercanos a las principales áreas de consumo. Como en Europa, también será necesario organizar el transporte de astillas o carbón vegetal . ".

Aspectos ambientales

Renovable o no

El Ministerio de Medio Ambiente, Energía y Mar clasifica la dendroenergía entre las energías renovables. Incluso es la principal fuente de energía renovable en Francia: esta fuente representa casi el 40% de la energía primaria renovable producida en Francia en 2016, lo que a su vez representa el 9,4% de la producción total de energía primaria.

Según France Nature Environnement , “la dendroenergía no es una energía renovable como la solar o la eólica. La reconstitución del ecosistema forestal se puede contar en décadas, por lo que es necesario preservarlo y favorecer su uso para la construcción más que para la energía ” .

En 2019 se emprenden acciones legales para evitar que la biomasa forestal se incluya en la directiva europea sobre energías renovables . Lo introducen las ENGO de Estonia, Francia, Irlanda, Rumania, Eslovaquia, Suecia y los Estados Unidos.

Una carta abierta de más de 500 científicos en febrero de 2021 pidió a los gobiernos que eliminen cualquier incentivo que fomente la leña, provenga o no de sus propios recursos forestales. De hecho, cuando la industria de la madera y el papel utiliza sus residuos de producción para producir electricidad y calor, este uso de subproductos no requiere una extracción adicional de madera. Más recientemente, sin embargo, ha existido la práctica de talar árboles o movilizar grandes fracciones de cultivos de madera para producir energía. El resultado de este impuesto adicional induce un aumento significativo de las emisiones de carbono. Los estudios han demostrado que la quema de madera puede aumentar el calentamiento durante décadas, si no siglos.

Huella de carbono de la dendroenergía

Factores de emisión de CO 2 para algunos combustibles

Combustible	CO 2( kg / G J )
Madera y desechos similares	92
Fuelóleo doméstico (FOD)	75
Combustible de aceite pesado	78
Gas natural	57
Carbón	95

La quema de madera como fuente de energía tiene un balance neutro desde el punto de vista de las emisiones atmosféricas de CO 2sólo en la medida en que la madera se explote como energía renovable y que las técnicas de explotación no utilicen energía fósil. En este caso, la cantidad de CO 2liberado por la combustión de la madera se compensa con la captura de la misma cantidad de CO 2para el crecimiento de los árboles. Esto es cierto siempre que la tala conduzca a una cantidad de madera creada al menos equivalente a la consumida.

Fuente: MEDD , cuestionario de declaración anual de emisiones contaminantes de 2005 de instalaciones clasificadas sujetas a autorización . En el inventario de la CMNUCC , primero contamos el stock de carbono constituido por el aumento de biomasa durante el año en cuestión y luego restamos la cantidad de carbono relacionada con las emisiones de CO 2 .debido a la combustión de biomasa. En Francia y en Europa , el bosque, gestionado de forma sostenible, crece y, por tanto, desempeña el papel de sumidero de carbono : la fijación de CO 2por fotosíntesis (incremento biológico en el bosque + plantaciones artificiales) es mayor que las emisiones por descomposición y combustión

Este equilibrio no tiene en cuenta la energía incorporada , que aquí consiste en particular en la energía necesaria para la explotación y el mantenimiento de los bosques, la tala de árboles y el transporte de madera a los lugares de combustión.

La contribución de la etapa de combustión al efecto invernadero está relacionada con las emisiones de metano (CH 4) y óxido nitroso (N 2 O). El metano tiene un potencial de calentamiento global (GWP) igual a 25 veces el del CO 2durante un período de 100 años (se estima que la vida útil del dióxido de carbono en la atmósfera es de alrededor de 100 años ). El GWP del óxido nitroso es 298 veces mayor que el del CO 2durante un período de la misma duración. Esta contribución representa una parte significativa del efecto invernadero de la dendroenergía.

La suma, en CO 2 equivalente, de estas diferentes contribuciones constituye la huella de carbono de la dendroenergía . Este equilibrio tiene una clara ventaja sobre los de las energías convencionales.

Como agente energético, la madera produce 42 g eq. CO 2por kWh útil (producido por el usuario), frente a más de 400 para fuel oil y 6 para nuclear en Francia. Además, el sector de la madera todavía tiene un importante margen de mejora (rendimiento de las técnicas de corte y arrastre, reducción del uso de envases plásticos, o incluso entrega a granel, para pellets y madera densificada).

En cuanto a la presencia de carbono orgánico en los suelos, la situación es más compleja: la descomposición natural de la madera es un proceso que alimenta una gran biomasa de detritívoros y saprófitos y, en última instancia, da como resultado la creación de humus que reemplaza el suelo arrastrado por la erosión . La combustión, por otro lado , produce solo una pequeña cantidad de cenizas que son esencialmente sales minerales inorgánicas. Por otro lado, la tala de árboles genera una gran cantidad de residuos de madera diversos (ramas, aserrín, virutas, cortezas, etc.) que ayudan a alimentar esta biomasa donde no se utilizan en forma de astillas forestales .

Deuda de carbono

La huella de carbono de la dendroenergía da una indicación a largo plazo. A corto plazo, el saldo es mayor: por un lado, el carbono liberado por la combustión aún no es recuperado por el crecimiento de los árboles. Esto constituye una “deuda de carbono”, que se amortiza después de un “tiempo de recuperación del carbono”, una vez que la biomasa ha vuelto a crecer y ha secuestrado aún más el carbono vinculado a los procesos de transformación. Más allá de este tiempo de devolución, los resultados son positivos. Este período puede variar de diez a cincuenta años, en particular según los métodos de manejo y procesamiento forestal.

Por otro lado, un aumento en la extracción de madera puede reducir la tasa de secuestro de carbono en los ecosistemas, alargando así el tiempo de retorno del carbono.

Contaminación: inventarios y estrategias de reducción

La madera es una fuente de energía que puede ser renovable y tiene menos impacto en el clima que los combustibles fósiles. Pero en comparación con las plantas de combustión que funcionan con petróleo o gas , los aparatos de leña emiten muchos más contaminantes del aire , en particular partículas finas cancerígenas . Las emisiones de partículas finas de todos los calentadores de leña son varias veces más altas que las emisiones de los calentadores de gas y petróleo, aunque la contribución de la madera a la producción de calor es mucho menor. Los calentadores de leña son, con mucho, la mayor fuente de emisiones de partículas finas asociadas con la combustión . Para otros gases de combustión como óxidos de nitrógeno (NOx), monóxido de carbono (CO) y compuestos orgánicos volátiles (COV), los calentadores de madera generan más emisiones por unidad de energía producida que los calentadores de madera. Plantas de combustión que funcionan con combustibles fósiles . Con respecto a la contaminación por partículas finas, los COV en particular plantean un problema porque contienen compuestos altamente tóxicos y se condensan parcialmente en el aire, formando partículas finas adicionales .

Según un estudio de 2006 del Instituto Francés del Petróleo , sobre la optimización de la combustión de leña:

“El uso de la madera como fuente de energía puede considerarse renovable y, por tanto, participar plenamente en el desarrollo sostenible , si las emisiones emitidas son bajas y controladas. En la actualidad, todas las instalaciones cumplen con las normas de vertido vigentes, pero ahora es necesario ir más allá y conseguir un comportamiento térmico y medioambiental cercano a los obtenidos con los combustibles fósiles ”

[Del documento " Fuentes de contaminantes atmosféricos: calentadores de madera " de la Oficina Federal Suiza para el Medio Ambiente ].

Los riesgos de contaminación asociados al uso de leña están vinculados principalmente a su carácter de combustible sólido , también de origen vegetal . Estos riesgos aumentan considerablemente si el combustible se utiliza de forma inadecuada.

La quema de madera en malas condiciones puede ser una fuente importante de contaminación del aire. Madera insuficientemente seca, combustión lenta, el uso de madera sucia (tratada contra insectos u hongos, pintada, etc. ) produce humos formados por partículas de hollín , diversos compuestos orgánicos volátiles , hidrocarburos aromáticos policíclicos , dioxinas , furanos , monóxido de carbono , ácido cianhídrico , metales pesados , etc. todos los cuales plantean importantes problemas de salud pública.

Impacto en la calidad del aire Efectos significativos a corta y larga distancia

Los problemas surgen primero en áreas cercanas a los hogares, la contaminación generada tiene un impacto negativo en la calidad del aire, particularmente en las inmediaciones de la fuente de emisión.

Énergie-bois Suisse llevó a cabo una simulación para visualizar la diferencia de impacto entre dispositivos viejos y / o de bajo rendimiento y materiales de alto rendimiento. "Tres escenarios se ilustran mediante el uso del suelo de la contaminación de varios dispositivos para las partículas de diluyente hasta el valor límite de 50 μ g / m 3 en una capa de aire de 500 metros de altura. Sabiendo que PM 10 permanece en suspensión en promedio durante 10 días, el cálculo se realiza con 10 días de emisiones. En el caso de un incendio en el bosque 500 kg de madera húmeda al aire libre, una emisión de 5000 m 3 a una concentración de 5000 m g / m 3 y contaminan 100 ha . En el caso de 5 calefactores domésticos de bajo rendimiento, las emisiones son de 135 g / hy contaminan 27 ha por aparato. Finalmente en el caso de cinco cacerolas a granulado con emisiones de 0,67 g / h , el área contaminada es de 135 m 2 por unidad ” .

Si el problema se localiza principalmente en las proximidades de fuentes, " el viento puede transportar parte de las sustancias precursoras y las partículas emitidas a lo largo de varios cientos de kilómetros " . En la escala de la Europa de los Quince , el principal emisor de partículas finas PM 2,5 para 2020 será la combustión de madera en pequeños electrodomésticos, según la OMS (ver el apartado " Contaminación atmosférica transfronteriza a larga distancia ").

Impacto urbano

Para la OMS , las partículas debidas a la combustión son las más peligrosas para la salud. En las zonas urbanizadas, las emisiones de los vehículos diésel y la calefacción ( combustibles sólidos ) están relacionadas.

Un estudio del INERIS , en colaboración con las asociaciones homologadas para el control de la calidad del aire ( AASQA ), se llevó a cabo en cuatro ciudades francesas entre noviembre de 2006 y abril de 2007. Los resultados obtenidos " demuestran que la combustión de madera juega un papel importante en la composición de materia orgánica en el aerosol atmosférico y en la contaminación por partículas en áreas urbanas ”.

Los calentadores de leña emiten más polvo fino y otros contaminantes que el tráfico rodado.

En Suiza , según el Instituto Paul-Scherrer , la combustión de madera contribuye considerablemente en invierno a la contaminación por polvo fino en las zonas urbanas (véase la campaña de medición de PSI ).

Estos hallazgos son corroborados por un colaborador científico del proyecto Carbosol , para el cual " incluso en las grandes ciudades, la madera es la fuente de contaminación n o 1 ".

Para ayudar a reducir la contaminación en la aglomeración, la ciudad de Lausana anima a los residentes que calientan con madera a equipar sus chimeneas con un filtro de partículas .

Impacto rural

En las zonas rurales , la combustión de madera puede producir altos niveles de partículas PM 10 y benzo [a] pireno (o B [a] P, un HAP muy cancerígeno ) en el aire exterior.

Efectos en la salud Mayores riesgos para la salud que con otros combustibles

Estudios epidemiológicos recientes han señalado la similitud de efectos en la salud entre los humos de combustión de biomasa ( calefacción a leña , plantas de fuego) y derivados del petróleo ( diesel ), tanto en la naturaleza como en la frecuencia de los trastornos generados (afección respiratoria, cáncer de pulmón . ..). Un estudio científico en inglés analiza los efectos sobre la salud del humo de leña .

Desde el punto de vista de la limpieza de sus emisiones, la madera es una forma de energía en desventaja frente a otros combustibles, particularmente en lo que respecta a las emisiones de partículas , y los riesgos para la salud resultantes son mayores. La madera quemada emite principalmente partículas muy finas, con un diámetro inferior a 1 micrómetro ( PM 1 ). Los riesgos para la salud están relacionados con el tamaño y la composición química de las partículas.

“La combustión de madera emite principalmente partículas PM 1 muy finas . Las partículas PM 1 son tan pequeñas que pueden penetrar profundamente en el sistema respiratorio y generar asma o bronquitis crónica, o incluso entrar en la sangre y contaminarla . El PM 10 y PM 2,5 contienen metales pesados e hidrocarburos, un fenómeno cancerígeno comparable al del tabaquismo pasivo . "

En cuanto al aspecto del "tabaquismo pasivo", la Association d ' otorhinolaryngologie et deirurgie cervico-faciale du Québec declara:

" Un sistema de calefacción de leña es similar a una casa de [...] fumadores, este tipo de calefacción no se recomienda (ni siquiera como respaldo) . "

El tratamiento de partículas es un tema que actualmente moviliza a todo el sector de la dendroenergía. Un sitio informa sobre las técnicas de eliminación de polvo presentadas en las exposiciones “Bois Énergie”.

La solución " filtros de partículas "

Consulte la sección Filtros de partículas: obligatorios .

“ Si bien las llamadas energías verdes son una excelente solución porque son neutras en el ciclo del carbono , la biomasa genera problemas con las emisiones de partículas [...] Estas emisiones deben controlarse por medios aguas abajo de la combustión, detrás de la caldera o gasificador, que Atrapan estas partículas [...] Y la preocupación por los problemas de las partículas en suspensión va en aumento. El verdadero problema proviene de las partículas más finas, a veces nanométricas . Su tamaño es inferior a una milésima de milímetro [partículas PM1 ]. Son muy peligrosos para la salud humana. Pueden penetrar profundamente en los pulmones. Y ahora se muestra que su presencia está asociada con muchos cánceres . Por tanto, nos enfrentamos a un importante problema de salud pública . Por tanto, debemos cuidarlo. ".

Según la Fundación de Salud Respiratoria de Quebec (FQSR):

“ Por supuesto, es extremadamente importante utilizar madera limpia y seca en todo momento y controlar adecuadamente la combustión. Sin embargo, la quema de madera seguirá produciendo emisiones de contaminantes como partículas finas, que son prácticamente invisibles, pero que pueden penetrar muy profundamente en el sistema respiratorio. ".

El principio del filtro de partículas responde al comentario de FQSR, como se explica en un video suizo. Tras recordar las ventajas de la dendroenergía, se evoca la cuestión de las partículas finas peligrosas para la salud emitidas por su combustión, luego soluciones a este problema para las instalaciones domésticas:

El " correcto método de encendido del fuego, con leña forestal muy seca " y " una instalación de calefacción con óptima combustión " permiten " una cierta reducción de las emisiones de partículas ".
La reducción de las emisiones es más fácil de conseguir con instalaciones automáticas, que suelen utilizar pellets , que con calentadores cargados manualmente para los que la única posibilidad de mejorar la situación es a través de la información o la formación de los usuarios;
Para " capturar el polvo restante ", un " filtro electrostático de partículas finas" equipa la instalación; permite reducir “prácticamente por completo ” las emisiones de partículas finas de la chimenea.
Las condiciones 1. deben cumplirse necesariamente para que el filtro electrostático alcance su máxima eficacia;
Más detalles están disponibles en la sección Principio de un precipitador electrostático para electrodomésticos .

Desarrollo y legislación en todo el mundo

Desarrollo de la dendroenergía

En varios países, el desarrollo de la dendroenergía, en el marco de la promoción de las energías renovables , suscita temores de un agravamiento de la contaminación atmosférica, en particular por partículas finas ; los problemas de la contaminación atmosférica generada por la leña se refieren sobre todo a la calefacción residencial de madera .

Emisiones atmosféricas nacionales de dendroenergía utilizada en diferentes sectores y sus contribuciones a las emisiones nacionales para el año 2005 (ADEME, 2009a).

	SO 2 k t	NOx kt	CO kt	NMVOC kt	PAH * t	Dioxinas g (ITEQ **)	PM 10 nudos	PM 2,5 kt
Sector doméstico ( residencial individual ) % del total de madera	6,4 82	19,2 69	1 704,4 98	303,9 99	19,1 98	21,9 91	131,3 97	128,6 97
Sectores colectivo, industrial y agrícola % del total de madera	1,4 18	8,7 31	35,3 2	2,9 1	0,3 2	2,1 9	4.1 3	3,5 3
% del total nacional	2	2	31	22	77	11	27	40

* Suma de 4 HAP según la definición de la CEPE : benzo (a) pireno , benzo (b) fluoranteno , benzo (k) fluoranteno e indeno (1,2,3-cd) pireno. Estos 4 HAP son cancerígenos . Ver su toxicidad

* ITEQ = Cantidad equivalente de tóxicos internacionales

Fuente : Jean-Pierre Sawerysyn, #Bibliografía , p. 14 ( p. 8 del archivo)

Partículas y monóxido de carbono

La combustión de la madera emite partículas minerales (formadas a partir de los minerales inicialmente contenidos en la madera) cuando la combustión es completa y partículas carbonosas cuando la combustión es incompleta .

Las emisiones de partículas carbonosas y monóxido de carbono (CO) están vinculadas (ver Correlación entre monóxido de carbono y partículas carbonosas ).

“ La emisión de polvo fino de PM 10 producido por la combustión de leña en estufas y chimeneas domésticas es uno de los problemas más sensibles en Italia y en los países europeos , en particular en los países de habla alemana . La Alemania , el Suiza y Austria se están moviendo en esta dirección con la instalación de aparatos de alta eficiencia y bajas emisiones de CO y polvo total y con la aplicación de un mantenimiento adecuado de los dispositivos existentes. ".

En Francia, Airparif , por ejemplo, cree que es necesario tener muy en cuenta la contaminación por partículas que genera el calentamiento de madera:

“ Como se recomienda el calentamiento de madera en la lucha contra el cambio climático , es fundamental tener en cuenta esta fuente de partículas para que su desarrollo no acabe comprometiendo los esfuerzos de reducción de la contaminación atmosférica realizados en otros lugares . ".

Las tecnologías evolucionan y los dispositivos emiten cada vez menos contaminantes. Por ejemplo, en Francia, un dispositivo Flamme Verte de 5 estrellas , instalado "de acuerdo con las reglas del arte" y utilizado correctamente , tiene la garantía de emitir menos de 80 m g / Nm 3 de polvo total ( TSP ). El progreso aún es posible. " Ciertos modelos, todavía en desarrollo, no excederán de 20 mg / m 3 " . Este es el caso, por ejemplo, de una caldera automatizada austriaca presentada en el preestreno de la feria Bois Énergie 2014 (Francia) y que " ya cumple las normativas y estándares más estrictos del futuro " , especialmente en términos de emisiones de polvo y monóxido de carbono . Sus emisiones de polvo son inferiores a 20 mg / Nm 3 (al 11% de O 2) a potencia nominal . Esta nueva norma es efectiva desde el 1 er de enero de el año 2015 en Alemania y en París .

Oxido de nitrógeno

Los calentadores de leña generan más emisiones de óxidos de nitrógeno (NO x ) por unidad de energía producida que las plantas de combustión que funcionan con combustibles fósiles . En cuanto al desarrollo de las energías renovables , la energía de la biomasa " juega un papel preponderante frente a otras energías en la evolución de las emisiones de NO x ".

Emisiones en Francia continental

Aquí de nuevo, el sector residencial es, aunque en menor medida, el principal emisor de NO x procedente de la combustión de biomasa (tabla anterior ).

Emisiones atmosféricas nacionales de NO x , en kilo toneladas (kt), de combustibles seleccionados y sus contribuciones a las emisiones nacionales (%).

Combustible	2005	2006	2007	2008	2009	2010	2011	2012	2013
Dendroenergía % del total nacional	27 1.9	28 2.1	28 2.2	31 2.6	34 3,0	37 3.4	32 3,1	35 3,5	39 4.0
Carbón * % del total nacional	83 5,8	71 5.2	75 5,8	51 4.2	48 4.3	45 4.1	30 2.9	41 4.1	42 4.3
Fueloil pesado % del total nacional	50 3,5	46 3.4	35 2.7	31 2.6	29 2.6	27 2.5	20 1.9	20 2.0	17 1.7
Gasóleo de calefacción ** % del total nacional	268 19	243 18	214 17	206 17	194 17	178 16	135 13	53 5.3	55 5.6
Gas natural y GNC % del total nacional	96 6,7	91 6,7	88 6,8	90 7,6	85 7,6	90 8.2	78 7.5	80 8.0	81 8.2
Fuente: CITEPA , actualización deabril 2015. Inventario de emisiones de gases de efecto invernadero y contaminantes atmosféricos en Francia - formato SECTEN , p. 207 ( pág. 211 del archivo)

* Página 207: el carbón está representado por " CMS excepto lignito "

Desde el 1 st de mayo de 2011, la maquinaria móvil no de carretera, las embarcaciones de recreo y los buques de navegación interior ya no podían utilizar fueloil doméstico. Para los tractores agrícolas o forestales, esta obligación se aplica desde1 st de noviembre de 2011. Esto explica la disminución en el consumo de este combustible registrada a partir de 2012.

Entre 2005 y 2013, la contribución de la leña a las emisiones de NO x casi se duplicó.

La caída en las emisiones reportada en 2011 en el sector residencial / terciario por el inventario de Citepa se explica por un clima templado ese año. Esto subraya la sensibilidad de las emisiones a los peligros climáticos ( p. 27 , p. 31 del archivo SECTEN) .

En 2012, la contribución del calentamiento individual de madera a las emisiones de NO x fue del 1,9%. Por tanto, el sector individual (nacional) contribuyó (véase el cuadro) a 1,9 / 3,5 = 54% del “total nacional” de leña, inferior al 69% registrado en 2005 en el primer cuadro anterior . Por tanto, ha aumentado la contribución a las emisiones de NO x de las calderas de biomasa.

Técnicas de reducción de emisiones

Para reducir las emisiones de las calderas de troncos de NO x , se requieren métodos como la adición de aire escalonado y el suministro de combustible escalonado .

Se están considerando otros métodos para reducir las emisiones de NO x de las calderas de biomasa , en particular las tecnologías SCR ( Reducción catalítica selectiva ) y SNCR ( Reducción selectiva no catalítica ) para calderas de gran capacidad.

Otro dossier dedicado al mismo tema se titula “Buenas prácticas bajas en NO x para calderas de biomasa” (Técnicas para reducir las emisiones de NO x : págs. 16, 19 a 24 .

Europa

El programa europeo Carbosol (2001-2005)

Este programa científico reunió a investigadores de diferentes nacionalidades y tuvo como objetivo en particular definir las respectivas proporciones de los combustibles fósiles ( transporte , industria , calefacción de petróleo y gas ) y biomasa (calefacción de madera , incendios de plantas) a la contaminación por partículas carbonáceas que son reconocidas como el más peligroso para la salud. Los resultados del estudio se publicaron a mediados de diciembre de 2007: la combustión de biomasa ( incendios de chimeneas , incendios agrícolas e incendios de jardines ) es responsable del 50 al 70% de la contaminación por carbono invernal en Europa.

" ¿Cómo luchar eficazmente contra la contaminación por partículas carbonosas? - Si se han realizado numerosos y costosos esfuerzos y se continúa limitando la contaminación por partículas a base de carbono, estos nuevos estudios sugieren que la forma más eficaz de limitar esta contaminación a escala continental, especialmente en invierno, consistiría principalmente en atacar la combustión de biomasa , a través de desarrollos tecnológicos y regulaciones estrictas que limitan sus modos de uso [...] Muchos Estados también han prohibido durante mucho tiempo las chimeneas abiertas [chimeneas abiertas ] , los incendios agrícolas y los de jardines. " Contaminación atmosférica transfronteriza de largo alcance Transporte de partículas

Según la OMS , el transporte de partículas a largas distancias contribuye significativamente a la exposición de las poblaciones y a los efectos sobre la salud. En la Europa de los quince, la combustión de leña en pequeños electrodomésticos, estufas, cocinas, etc. (“ Combustión de leña en estufas domésticas ”), se convertiría, en 2020, en la principal fuente de partículas finas PM 2.5 .

Impacto ambiental de las emisiones de carbono negro

El negro de carbón ( (in) Black carbon BC) (o hollín de carbón ) está vinculado a la combustión incompleta de combustibles fósiles y biomasa , representa una parte del hollín , mezclas complejas de partículas compuestas principalmente por hollín de carbón y carbón orgánico . El hollín tiene el poder de calentar la atmósfera porque absorbe la radiación solar (efecto de cuerpo negro ). El carbono orgánico, por el contrario, tiende a enfriar la atmósfera. El carbono negro provoca un calentamiento por tonelada mucho mayor que el enfriamiento provocado por el carbono orgánico ( pág. 5 ).

El “carbono negro” es uno de los principales contaminantes climáticos de corta duración en la atmósfera (desde unos pocos días hasta algunas décadas dependiendo del contaminante). Estos contaminantes influyen fuertemente en el calentamiento del clima , son los contribuyentes más importantes al efecto invernadero de origen humano después del CO 2.. También son contaminantes peligrosos del aire, que tienen muchos impactos negativos en la salud humana , la agricultura y los ecosistemas .

Jérôme Boutang, actual director general del Centro Técnico Interprofesional de Estudios de la Contaminación Atmosférica de la Francia Metropolitana (Citepa) proporciona los siguientes detalles sobre el carbono negro: “El carbono negro o hollín es un conjunto de partículas que llaman la atención. en la intersección de los problemas de salud y el cambio climático [...] Con una vida útil de 3 a 8 días , estas partículas son emitidas por la calefacción de madera y el transporte por carretera en los países desarrollados, pero también por los hornos de cocina de leña y la quema de desechos verdes en los países en desarrollo ” .
Un informe publicado en diciembre de 2010 por el Grupo de Expertos en Carbono Negro con la asistencia de participantes y observadores de la Convención sobre Contaminación Atmosférica Transfronteriza a Larga Distancia , evalúa, en la CEE , la información disponible sobre este contaminante y considera las posibilidades de reducción de emisiones que tendrían un efecto beneficioso, en particular, sobre el medio ambiente y la salud .

El negro de humo producido por la combustión incompleta de diversos combustibles (como el diesel , el carbón y la biomasa ) es un aerosol carbonoso que, además de su impacto negativo en la salud , absorbe fuertemente la luz solar y contribuye al calentamiento de la atmósfera ; su deposición agrava el derretimiento de la nieve y el hielo . Más que otras regiones, las regiones ártica y alpina podrían beneficiarse de la reducción de las emisiones de carbono negro. Si bien se espera una fuerte reducción de las emisiones del sector del transporte (en particular la carretera), por otro lado, la combustión doméstica (todos los combustibles combinados) es y seguirá siendo en el futuro uno de los principales sectores emisores de carbono negro. Para 2020, los pequeños calentadores domésticos producirán aproximadamente la mitad de las emisiones totales de carbono negro. El desarrollo de la energía de la biomasa , como medida de protección del clima , corre el riesgo de acentuar esta tendencia (ver § 25 página 9 y § 43 página 13). El uso de estufas y calderas modernas de pellets de madera , por ejemplo, podría reducir significativamente las emisiones de carbono negro de la combustión de biomasa (§ 44 p. 13 ).

Calentamiento con pellets
Estufa de pellets.
Caldera de pellet.

En cuanto a la combustión de biomasa no recuperada para energía, una prohibición efectiva de la combustión al aire libre podría representar alrededor del 10% del potencial total para reducir las emisiones de carbono negro. Además, las quemaduras son a menudo la causa de los incendios forestales que, a su vez, son una fuente importante de emisiones (ver § 48 páginas 13 y 14).

suizo

La tecnología de filtrado de partículas está especialmente desarrollada en este país, con aplicación a todo tipo de equipos (vehículos de carretera, maquinaria de construcción, instalaciones de calefacción , etc.) y a todas las potencias . La Suiza fue el primer país en introducir límites de emisión de polvo para el nuevo equipo de calefacción de madera colocado en el mercado. Hoy en día, existen normas y estándares técnicos aún más estrictos en Alemania ( DIN + ), lo que sugiere que Suiza fortalecerá aún más sus regulaciones.

Fuente: Consejo Regional de Île-de-France (2011)

Varios documentos de las Oficinas Federales de Medio Ambiente ( FOEN ) y Energía (SFOE) expresan la preocupación de la Confederación.

Inventario

En 2006, un documento de la OFEN y OFEV presentó un inventario completo de calefacción de leña y dedicó una página A las ventajas de la dendroenergía y prácticamente cinco páginas A sus inconvenientes y formas de utilizarla. . remedio para asegurar el desarrollo sostenible de este combustible.

En cuanto a la parte de la combustión de biomasa en las emisiones de partículas finas en Suiza:

“ Los calentadores de leña representan el 18% de las partículas emitidas por combustión y la combustión al aire libre el 16%. Los calentadores de leña y la combustión abierta contribuyen en total casi tanto a la emisión de polvo fino como los motores diesel , que son responsables del 39% de las partículas de combustión . "( Pág. 2 )

En el resumen de la página 6, podemos señalar:

Las emisiones excesivas de partículas finas afectan, en diversos grados, a todos los electrodomésticos actuales: " Los calentadores de leña hoy en día provocan emisiones desproporcionadas de polvo fino, ya se trate de pequeños calentadores o instalaciones. Máquinas automáticas mucho más grandes ".
El documento recomienda implementar de forma simultánea y más rigurosa que antes todos los medios destinados a reducir las emisiones de partículas de los calentadores de leña.
El último párrafo indica la necesidad de filtrar los rechazos (ver también la página 4).

Algunas autoridades locales han desarrollado sistemas de subsidios para mitigar el costo adicional del filtro de partículas cuando se compra. Este es el caso, por ejemplo, de la ciudad de Lausana .Situación actual En los últimos años, las instalaciones de leña, desde la pequeña estufa sueca hasta la gran caldera de calefacción urbana , han realizado avances técnicos para mejorar su sistema de combustión y emitir menos contaminantes, en particular gracias a los filtros de partículas . Sin embargo, siguen siendo desagradables (o prohibidos) en los centros urbanos donde la calidad del aire ya está degradada por el tráfico motorizado. Por su parte, la mayoría de los 650.000 calentadores que tienen más de diez años, todavía en servicio en Suiza, queman su combustible de manera demasiado imperfecta como para que la adición de filtros reduzca suficientemente sus emisiones contaminantes. (Fuente: Calefacción de leña , en un sitio de los servicios de energía y medio ambiente del cantón suizo). Sustitución del fuelóleo por madera : una medida prematura

Otro documento FOEN especifica que las medidas destinadas a combatir el efecto invernadero , pero también a proteger el aire , no pueden incluir " la sustitución del gasóleo de calefacción por leña siempre que las emisiones contaminantes de los calentadores de leña no se reduzcan al nivel de las de calentadores de aceite ”.

Modificaciones de OPair

En 2006, Suiza enmendó su ordenanza sobre contaminación del aire (OPair) para implementar varias medidas del plan de acción que "tiene como objetivo reducir las emisiones de polvo, polvo fino y carbono en cada fuente. Diesel y hollín de madera ". Estas medidas se dirigen, entre otras cosas, a los calentadores de leña con una potencia superior a los 70 kW , la mayoría de ellos con carga automática, que “incluso cuando se utilizan correctamente [...] emiten al menos 300 veces más polvo fino que un calentador similar impulsado por el petróleo o el gas ".

Campaña de medición de PSI

Las concentraciones nocivas de polvo en las zonas urbanizadas se miden con regularidad, especialmente en invierno .

" Todas las partículas de polvo también son peligrosas: las partículas de hollín que emiten los motores diesel y las calderas a la madera no solo dañan los pulmones sino que también son cancerígenas y deben eliminarse en la medida de lo posible ".

Las mediciones fueron realizadas por el Instituto Paul-Scherrer (PSI), utilizando en particular espectrometría de masas y carbono-14, que permite identificar fuentes de carbono fósiles y no fósiles en el polvo fino . La combinación de estos dos métodos permite una caracterización completa de partículas con un diámetro inferior a 1 micrómetro ( PM 1 ).

Los resultados, combinados con los datos de emisiones comunicados por el FOEN , permiten estimar la contribución de cada fuente a la carga total de polvo fino: la combustión de madera ( calentadores de leña y fuegos abiertos ) contribuye " considerablemente " a las emisiones. partículas.

Las soluciones existentes o previstas para reducir las emisiones de los calentadores de leña son:

de filtros efectivos para grandes calderas, filtros relativamente económicos que permiten ya hoy quemar madera casi sin polvo fino; una alternativa sería la gasificación (ver arriba: gas natural sintético (GNS) de madera );
de filtros para calderas pequeñas, pero es necesario mejorar su eficacia;
Un mejor aislamiento térmico de los edificios reduce las necesidades de calefacción y, por tanto, las sustancias precursoras del polvo fino.

Alemania

La Agencia Federal del Medio Ambiente, al señalar que las emisiones de partículas finas de las plantas de combustión de madera han aumentado constantemente desde 1995, publicó en 2007 una guía para los usuarios de calefacción de madera. El comunicado de prensa que acompaña a esta guía recuerda que la madera es un combustible neutro frente al clima, pero que su combustión en condiciones no óptimas o el uso de combustibles inadecuados puede provocar la contaminación del aire, en particular a través de partículas e hidrocarburos aromáticos policíclicos. . Las principales recomendaciones son las siguientes:

- deshacerse de las chimeneas viejas; - elija un combustible adecuado de buena calidad (limpio y seco); - asegurarse de que el funcionamiento de los dispositivos de calefacción sea óptimo, en particular siguiendo los consejos del instalador; - realizar un mantenimiento periódico de su instalación, al menos antes de cada período de calefacción. Límites de emisión cada vez más estrictos

Fuente: "Los estándares" .

La principal medida que regula las emisiones de los dispositivos térmicos a la atmósfera es la BImSchV (de) : ley alemana, cuyas últimas modificaciones entraron en vigor el 22 de marzo de 2010 y que regula el rendimiento y las emisiones a la atmósfera de los dispositivos. Calentadores de combustible sólido de tamaño pequeño y mediano. Esta ley contribuye considerablemente a reducir las emisiones de partículas: da indicaciones para la construcción de nuevos electrodomésticos y regula la rehabilitación de chimeneas existentes.

La principal novedad, introducida por la reciente modificación de BImSchV, se refiere a dispositivos con potencia nominal media-reducida. La introducción de esta nueva disposición se llevará a cabo en dos etapas:

1 st fase del 22 marzo 2010 hasta 31 diciembre 2014
2 ª etapa: desde 1 st 01 2015

1 st FASE A partir de 03/22/2010 a 12/31/2014	Unidad de medida	Potencia calorífica nominal ≥ 4 ≤ 500 kW	Potencia calorífica nominal > 500 kW
Polvo total ( TSP) Madera, astillas forestales , ramas, piñas Pellet DINplus 51731-HP, briquetas DIN 51731	mg / Nm 3 mg / Nm 3	100 60	100 60
Monóxido de carbono ( CO ) Madera, astillas forestales , ramas, piñas Pellet DINplus 51731-HP, briquetas DIN 51731	mg / Nm 3 mg / Nm 3	000 1 800	500 500

2 nd FASE 01/01/2015	Unidad de medida	Potencia térmica nominal ≥ 4 kW
Polvo total ( TSP)	mg / Nm 3	20
Monóxido de carbono ( CO )	mg / Nm 3	400

Fuente: "HKI - Industrieverband Haus-, Heiz- und Küchentechnik "

Los límites de emisión para aparatos con una potencia térmica nominal inferior a 4 kW siguen siendo los establecidos antes de la reciente modificación de la BImSchV.

Vigente desde el 22 de marzo de 2010

Tipo de dispositivo	CO (mg / m 3 )	Polvo (mg / m 3 )
Estufa de pellet con depósito de agua	400	30
Estufa de pellet sin depósito de agua	400	50
Estufas de acumulación - Insertos	2.000	75
Estufas con calefacción plana	2.000	75
Estufas con calefacción de llenado	2500	75
Estufas de combustible sólido para el hogar	3000	75
Estufas domésticas para calefacción central	3500	75

Efectiva a partir de 1 st de enero de el año 2015

Tipo de dispositivo	CO (mg / m 3 )	Polvo (mg / m 3 )
Estufa de pellet con depósito de agua	250	20
Estufa de pellet sin depósito de agua	250	30
Otras estufas - Insertos	1250	40
Cocinas domésticas	1500	40

Actualización de pequeños calentadores de leña

La enmienda BImSchV también establece que los calentadores de madera de menos de 70 kW que no cumplan los valores límite para las emisiones de polvo deben estar equipados con "separadores de polvo" ( filtros de partículas ) o sustituidos.

Estados Unidos

En 2015 se implementará una legislación más severa, el movimiento de " prohibición de la quema de leña " es adoptado por más y más regiones.

Canadá

Desde hace varios años, las autoridades gubernamentales han lanzado campañas de información para reemplazar los electrodomésticos por electrodomésticos más eficientes (certificados por la EPA ), alentando a no utilizar este método de calefacción como método principal de calefacción o en caso de episodios de contaminación. De hecho, las campañas de muestreo llevadas a cabo en Montreal desde 1999 han demostrado la influencia del calentamiento de la madera en los niveles de partículas , hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) y compuestos orgánicos volátiles (COV), especialmente por la noche y los fines de semana.

Quebec

Desde el 29 de abril de 2009, con algunas excepciones, la ciudad de Montreal ha prohibido la instalación de nuevos aparatos de combustible sólido o chimeneas ; sólo se autoriza la instalación de aparatos de pellet homologados.

Ontario

La provincia de Ontario produjo y distribuyó un folleto instando a las personas a no equiparse con una caldera de leña o, si la tenían, a controlar bien la combustión.

El punto de vista de Greenpeace

Según Greenpeace Canadá , la quema de árboles para obtener energía amenaza el clima, los bosques y las personas.

Las afirmaciones falsas de carbono neutral ocultan importantes impactos climáticos Además de los problemas de deforestación que resultan del uso industrial de los bosques naturales para la producción de energía, la quema de árboles (ya sea para electricidad, calefacción o biocombustibles) no es neutra en carbono . " La ciencia más reciente muestra que la quema de árboles contribuye al cambio climático durante décadas, si no siglos, hasta que los árboles en regeneración alcanzan la madurez " . En comparación con las plantas de carbón , "para producir la misma cantidad de energía, las plantas de energía de biomasa forestal en América del Norte emiten hasta un 150% más de CO 2., 400% más de monóxido de carbono que irrita los pulmones y 200% más de partículas finas que causan asma ” .

“La quema de biomasa del bosque boreal es peor para el clima debido a la lentitud de la regeneración forestal y la fragilidad de los reservorios de carbono existentes. "

Quema de biomasa: amenaza para la calidad del aire y la salud

La ONG refuta la afirmación de que "la biomasa es una fuente de energía limpia ". Por el contrario, “La combustión de biomasa, lejos de ser limpia, emite importantes cantidades de contaminantes tóxicos como monóxido de carbono , partículas finas y plomo ” .

“La Asociación Estadounidense del Pulmón insta a que la legislación no promueva la quema de biomasa. La quema de biomasa podría causar aumentos significativos de óxidos de nitrógeno , partículas finas y dióxido de azufre y tener graves impactos en la salud de niños, adultos mayores y personas con enfermedades pulmonares. "

Con respecto a la calefacción en particular, la ONG propone la siguiente solución: “ Asegurar que solo se utilicen pellets de madera de desecho industrial para calentar y hacer cumplir el Estándar de Chimeneas de Washington para todas las instalaciones de calefacción residencial. Esta norma, que es más severa que las normas de la EPA , limita las emisiones de partículas finas ” . Fuente: De biomasa ... a biomascarade

Francia metropolitana

Inventario

En 2017, la calefacción de leña está justo detrás del gas y la electricidad. Es el principal medio de calefacción en el 48% de los hogares (el 35% de los propietarios de aparatos de leña también lo utilizan "como respaldo" y el 17% "por placer"). Chimeneas / insertos cerrados o estufas y calderas con leños o pellets dominan ahora en gran medida el mercado (en 2017, solo el 12% de los dispositivos de leña son chimeneas tradicionales abiertas .

La dendroenergía cayó ligeramente entre 2012 y 2017, pero sigue siendo esencial: representa "el 40% de las energías renovables producidas en Francia, muy por delante de otras fuentes renovables". El tronco proporciona casi el 70% del consumo de leña del país, utilizado por 6,8 millones de usuarios de aparatos de leña. Produce cerca del 90% de leña energética, muy por delante de los pellets (9%) y las briquetas y astillas reconstituidas (1%). El programa de energía plurianual (PPE) quiere fomentar el calor renovable (objetivo: + 40% para 2028 en comparación con 2012), siempre que 9,5 millones de hogares en Francia pronto se calentarán con leña "con un dispositivo etiquetado" (rendimiento energético mejorado y reducido emisiones de combustión) antes de 2023. Según Ademe (2019), el 37% de los dispositivos utilizados son recientes (<5 años). Los pellets están creciendo (el 80% del stock data de después de 2012). Si bien las chimeneas abiertas todavía representaban el 29% de los casos (calefacción de leña doméstica) en 2012, esta proporción se había reducido al 12% en 2017; por lo tanto, debe fomentarse la renovación de dispositivos en favor de sistemas más eficientes y menos contaminantes (denominados Green Flame) .

En 2017, la calefacción de gas o eléctrica costó en Francia de 84 a 154 € / MWh ”, frente a 48 a 78 € / MWh para un sistema de leña (estufa, inserto o caldera) y de 73 a 103 € / MWh para un sistema granulado. . Según Ademe, sustituir una caldera de gasoil por una de pellet ahorra 1.300 € / año , sabiendo que la calefacción supone el 67% del consumo energético de un hogar francés medio. Los 15.000 a 20.000 € necesarios para una caldera de pellets se pueden financiar mediante un crédito fiscal para la transición energética, el sistema CEE, etc. Ademe recomienda llamar a un asesor de la red "FAIRE".

Está previsto un vasto complejo industrial para aserrar y producir energía renovable en Morvan, en la ciudad de Sardy-lès-Epiry . La central térmica de Provenza conocida como central de Gardanne utiliza la denominada tecnología de lecho fluidizado circulante .

Controversias

La forma en que se produce la leña plantea cuestiones ambientales: impulsando la industrialización de la silvicultura , con plantaciones intensivas de monocultivos a base de coníferas , tala de bosques caducifolios más ricos en biodiversidad, mediante técnicas de mecanización (cosechadoras, tractores skidder) que impactan en el suelo. Por otro lado, teniendo en cuenta el cambio climático, los bosques industriales así impuestos son muy frágiles y particularmente sensibles a muertes masivas , como en el otoño de 2019. Un estudio publicado en la revista Science en 2016, afirma que la industrialización de la silvicultura transformó en lignicultura degrada la huella de carbono. Libros recientes detallan estos riesgos con precisión y proponen soluciones alternativas: Nuestros bosques en peligro de Alain-Claude Rameau y Main basse sur nos bosque de Gaspard d'Allens.

Contaminación

En Francia, la combustión de madera emite más partículas finas (en particular PM 1.0 , de menos de 1 micrómetro ) y algunos otros contaminantes que todos los vehículos diésel. Reducir estas emisiones es un problema de salud pública, como lo confirman los siguientes datos:

Emisiones nacionales de algunos contaminantes atmosféricos (% en masa) para el año 2012
(fuente CITEPA / formato SECTEN - Abril 2014)

	Participación en el consumo energético final	SO 2	NO x	CO	PM 2.5	PM 1.0	PAH	PCDD / F	COVNM
Madera energética	5,9%	1,68	3,68	38,3	45,2	60,8	73,1	19,8	21 *
Aceite de calefaccion	no disponible	9,90	4,90	0,56	1,65	2,28	0,56	0,25	no disponible
Carbón	3,4%	37,4	4.09	2,78	2,26	2,20	0,00	2,84	no disponible
Gas natural y GNC	21%	1,46	8,38	1,22	0,72	0,99	0,02	0,86	no disponible
Transporte por carretera	26%	0,34	53,5	12,9	17.1	16,8	17.0	1,48	10.0
Otro transporte	5,9%	3,19	4,78	5.38	2,43	2,37	0,55	0,49	4,92

* Emisiones de COVNM de plantas de combustión de biomasa estacionarias en el sector residencial. La biomasa se consume principalmente en Francia en insertos y estufas . En el mismo sector, la combustión de combustibles fósiles en instalaciones fijas es un contribuyente menor (0,9%). En otros sectores, las plantas de combustión de biomasa fija aportan el 0,2% y los combustibles fósiles el 0,7%

SO 2 : dióxido de azufre ;
NO x : óxidos de nitrógeno ;
CO : monóxido de carbono ;
PM 2,5 : partículas con un diámetro aerodinámico inferior a 2,5 micrómetros (2,5 µm ), denominadas "partículas finas".

Respecto a la calefacción, las emisiones provienen “ de la combustión de madera principalmente doméstica y, en menor medida, de carbón y fuel oil ” (formato SECTEN, p. 87 );

PM 1.0 : partículas con un diámetro inferior a 1.0 µm , denominadas "partículas muy finas", las más peligrosas para la salud.

Las emisiones “son generadas principalmente por el sector residencial / terciario (62% de las emisiones en Francia metropolitana en 2012) principalmente debido a la combustión de madera y, en menor medida, de carbón y combustibles” (formato SECTEN, p. 89 ) ;

HAP : hidrocarburos aromáticos policíclicos ; los cuatro HAP tomados como referencia son todos carcinógenos confirmados (ver toxicidad HAP).

"Los HAP se forman en proporciones relativamente grandes durante la combustión y, en particular, la de la biomasa, que a menudo tiene lugar en condiciones menos controladas (por ejemplo, en un hogar abierto) en el sector residencial "

(Formato SECTEN, p. 75 )

PCDD / F : dioxinas y furanos (n) es ;
COVNM : compuestos orgánicos volátiles distintos del metano (COV excluido el metano), incluido el benceno .
Con respecto a las emisiones de benceno , otro carcinógeno notorio, CITEPA no proporciona datos específicos para la leña, pero especifica que:

“ El principal sector emisor de benceno es el residencial / terciario con más de la mitad de las emisiones totales en Francia en 2012 (53,2%), en particular debido a la combustión de madera, seguido por el transporte por carretera con un 14,9% . "

(cf. p. 252 , en la sección “Especiación de los COVNM (incluido el benceno)” del formato de la SECTEN).

Los hidrocarburos aromáticos ( PAH y benceno ) son transportados por las partículas al núcleo del sistema respiratorio.

Al igual que en Suiza , existe una gran desproporción entre la importancia relativamente secundaria de la leña en el mercado energético (representa alrededor del 6% del consumo de energía final en la Francia metropolitana) y su contribución muy significativa a las emisiones de ciertos contaminantes importantes; esta desproporción, inherente a los combustibles sólidos , se debe principalmente al calentamiento de leña en el sector doméstico; en 2012, representó el 72% del consumo de dendroenergía y, además, fue el único sector no controlado.

Emisiones de partículas finas PM 2,5 (% en masa) de los combustibles utilizados en el sector de la calefacción residencial

	Contribución al consumo de energía en este sector	PM 2.5
Beber	5%	84%
Gasolina	13%	13%
Gas natural	80%	<3%

Fuente: Airparif (2011)

Desde 1990, ha habido una mejora significativa en general, pero aún insuficiente. La renovación de los electrodomésticos es todavía relativamente lenta, los viejos electrodomésticos de baja eficiencia y alta contaminación ( chimeneas abiertas , ya sean antiguas o de diseño moderno en otros lugares, pero también chimeneas cerradas, inserciones y estufas viejas) siguen ahí. estos dispositivos obsoletos influyen fuertemente en los resultados de la tabla.
Además, existen determinadas prácticas desfavorables para una buena combustión (en particular, el uso de madera demasiado verde o demasiado húmeda y la práctica de fuego continuo a velocidad reducida); las emisiones contaminantes de un dispositivo de alto rendimiento en sí pueden ser excesivas si no se utiliza "de acuerdo con las reglas de la técnica".

Otro problema es que el 85% de las salas de calderas industriales de madera, con una potencia térmica inferior a 2 M W , escapan a la normativa sobre instalaciones clasificadas (detalles en el apartado de salas de calderas colectivas e industriales ).

Comparación de los factores de emisión para la calefacción de leña con los de la calefacción con fueloil doméstico ,
gas natural y carbón - año 2005 ( Ministerio de Ecología - resumen 2009)

	Producir	SO 2	NOx	COVNM	CO	PM 10	PM 2.5	PM 1.0	PAH	Dioxina
Beber	48%	42	126	1996	11190	863	844	836	125 mg / GJ	144 ng / GJ (ITEQ)
Aceite de calefaccion	83%	114	60	3.6	48	18	18	15	841 µg / GJ	0
Gas natural	86%	0,6	58	2.9	29	0	0	0	0	0
Carbón	69%	876	72	22	721	216	214	212	2,3 µg / GJ	555 ng / GJ (ITEQ)

Los factores de emisión de los dispositivos se expresan en g / GJ ( masa de contaminante emitida por unidad de energía de salida ( giga joule (GJ)), excepto para PAH y dioxinas ( ITEQ = cantidad equivalente tóxica internacional ).

A diferencia de la tabla anterior, que compara las emisiones de los aparatos de calefacción con las de toda la flota de aparatos de leña (antiguos y actuales), la siguiente tabla presenta una comparativa de las emisiones de los aparatos de calefacción, todos los actuales:

Emisiones específicas de energía saliente ( G J saliente) de los aparatos de calefacción domésticos

	Producir (%)	PM10 (g / GJ)	HAP (mg / GJ)	COVNM (g / GJ)	Benceno (g / GJ)
Leña (estufa actual)	60	411,7	1003.3	666,7	100,00
Madera (caldera actual)	70	135,7	78,6	428,6	64,3
FOD (caldera)	83	14,6	1.2	3.6	0,2
Gas (caldera)	86	0.0	0.0	2.9	0,3
Carbón (caldera)	70	101,4	0.0	21,4	0,9

Extracto del documento Impacto en la calidad del aire de las emisiones de la combustión de madera ( MEDD , 2006).

El plan de partículas Metas en el sector doméstico

En el sector doméstico, una reducción más significativa de las emisiones contaminantes de la calefacción de leña requiere una aceleración de la renovación de la flota y la mejora continua de los electrodomésticos.

Estos objetivos están incluidos en el Plan de partículas (que se integra en el segundo Plan de Medio Ambiente y Salud Nacional ) y están en curso: un crédito fiscal que ofrece una tasa preferencial para la renovación de aparatos viejos se llevó a cabo en 2010., y la evolución de la La etiqueta Green Flame para reducir las emisiones de polvo será efectiva1 st de enero de 2011(cf. enlaces externos: nota de prensa de ADEME ). En 2006, la "insuficiencia" de las acciones de "llama verde, crédito fiscal" fue señalada en la conclusión de un informe del Ministerio de Ecología, Desarrollo Sostenible y Energía .

También se mencionan otras medidas, incluido el desarrollo de tecnologías de filtración de emisiones ( precipitadores electrostáticos ), tecnologías “además ya utilizadas en otros países de Europa ” (página 11 del plan).

Para ser plenamente efectivas, estas medidas deben ir acompañadas de información que afecte a toda la población:

“ Las partículas que emite el sector doméstico provienen principalmente de equipos de combustión de madera . [...] La calefacción de leña, por acercarse a una práctica "natural y antigua", lleva una imagen de su propia práctica , que se justifica por el balance de CO 2, pero no para partículas , compuestos orgánicos volátiles (COV) o hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP). Una más completa de comunicación , por lo tanto tendrá que ser desarrollada con el objetivo de todos los ciudadanos debido a las emisiones del sector doméstico son importantes. ”(Página 9 del plan).

La recommandation précédente fait écho à cette mise en garde du président du Conseil national de l'air dans un rapport adressé en 2007 au Premier ministre : « Mais la combustion du bois pollue [...] Cette réalité est aujourd'hui méconnue voire occultée en Francia ".

Una sección está dedicada a la quema al aire libre .

Implementación local del plan de partículas

El proyecto “Implementación local del plan de partículas” del Ministerio de Ecología contempla diversas acciones a nivel local en el sector doméstico. Por ejemplo, en áreas "sensibles" a la calidad del aire y / o áreas cubiertas por un Plan de Protección de la Atmósfera , considere una regulación o incluso una prohibición de calefacción de leña, una prohibición de instalar (o renovar) hogares abiertos en nuevas instalaciones, o incluso reventas de bienes raíces y la prohibición de utilizarlas en las existentes, incluso con fines de aprobación, la obligación de instalar un precipitador electrostático en las nuevas construcciones equipadas con '' un aparato de leña, como en los edificios existentes, proporcionando apoyo financiero local, si necesario.

En los edificios, se debe dar preferencia a las redes de calefacción o las instalaciones de combustión colectiva de madera .

En cuanto a la comunicación sobre los riesgos vinculados a la mala combustión de biomasa , el proyecto propone una modificación del documento facilitado por ADEME : “Del documento sobre la combustión de madera de ADEME: hacer un documento más breve y más centrado en la calidad del aire . ".

Conclusión

Las medidas encaminadas a reducir las emisiones contaminantes de la leña en todos los sectores que la utilizan (residencial individual, residencial colectivo y terciario, industria) son necesarias para asegurar el desarrollo sostenible de este combustible. Ver en particular § 4 página 15.

A continuación se presenta un extracto de la conclusión de un estudio de la CSTB sobre el sector de la dendroenergía: " No se debe subestimar la importancia de ciertos aspectos como la calidad del aire o los riesgos para la salud , de lo contrario el bien se verá comprometido. Desarrollo del sector ".

Evolución de la etiqueta Green Flame

Desde 1 st enero de 2011, la llama etiqueta verde rendimiento medioambiental de los calentadores individuales madera nacional tiene en cuenta las emisiones de polvo ( TSP ). Este criterio ahora incluye la clase de 5 estrellas.

Desde el 1 st de enero de 2012, solo los dispositivos con 4 o 5 estrellas se etiquetarán como Green Flame. Desde el1 st de enero de 2,015, la etiqueta Flamme Verte solo se otorgará a dispositivos con 5 estrellas.

Evolución de los límites de emisión de polvo Valores de emisión de partículas según el tipo de dispositivo

Tipo de equipo	Volumen de emisión de partículas en mg / Nm 3 (rangos)
Chimenea abierta	1,500-5,000
Hogar cerrado antiguo (fabricado antes del año 2000)	500
Green Flame Appliance 4 estrellas	80-125
Green Flame Appliance 5 estrellas	40-80

Posteriormente se desarrollarán nuevas clases, 6 y 7 estrellas.

En cuanto a la combustión individual de madera en áreas "sensibles" para la calidad del aire , definidas por el SRCAE , y / o los PPA ( planes de protección de la atmósfera ), el proyecto " # Implementación local del plan de partículas " mencionado anteriormente, prevé “ Para nuevas instalaciones, o incluso reventas de inmuebles”, la obligación “de tener la etiqueta Green Flame 5 estrellas , o incluso estar equipado con un precipitador electrostático . ".

Valores límite incluso más bajos en París

la 1 st de enero de 2,015, el uso de biomasa como combustible en dispositivos de combustión está prohibido en París :

en instalaciones de combustión con potencia térmica nominal menor o igual a 100 k W utilizadas en la industria artesanal, cuando esta combustión esté vinculada al cumplimiento de determinadas calidades de producción;
en dispositivos con muy bajas emisiones de partículas (emisiones de polvo de menos de 30 mg / Nm 3 al 6% de O 2, es decir, 20 mg / Nm 3 al 11% de O 2, artículo 29 del decreto) sujeto a exención , previa solicitud al Prefecto de Policía . El estándar de 20 mg / Nm 3 al 11% de O 2se expresa como 16 mg / Nm 3 al 13% de O 2por la etiqueta Flamme Verte. Estos valores límite, inferiores a los de los dispositivos Green Flame de 5 estrellas, son comparables a los que entran en vigor en la misma fecha en Alemania , no solo en determinadas zonas sensibles para la calidad del aire, sino en todo el país.

Esta prohibición se levantó en el otoño de 2016 para los calentadores auxiliares.

Plan de protección de la atmósfera

Por decreto interministerial de la prefectura tomada en marzo de 2013 como parte de un Ambiente Plan de protección , la combustión de la madera está completamente prohibido en el municipio de París y la combustión de hogares abiertos prohibidas en los municipios de un área declarada. “Sensible” en el Ile- región de Francia , desde1 st 01 2015. La prohibición se levantó el otoño siguiente para los calentadores auxiliares.

También están previstas medidas de prohibición en la región de Ródano-Alpes .

Detalles sobre Île-de-France

En las grandes ciudades, los incendios de leña pueden contribuir rápidamente a superar ciertos límites reglamentarios de contaminación del aire, incluidas las micropartículas , los HAP y el hollín . Según la Dirección Regional e Interdepartamental de Medio Ambiente y Energía de Île-de-France (DRIEE IF), representan el 23% de las emisiones de estas partículas en Île-de-France, es decir, tanto como los gases de escape de la carretera. vehículos. Se cree que las micropartículas son responsables de una disminución de 6 meses en la esperanza de vida.

En 2014, el fuego de "aprobación" permanece autorizado (en inserto, estufa o chimenea) y bajo ciertas condiciones (artículo 31) pero estará prohibido hacer fuego de leña en París a partir de 2015 por decreto de la prefectura, excepto para ciertos panaderos o pizzerías. en dispositivos que emiten muy poco polvo. Lo mismo se aplica a las viviendas abiertas dentro de la "zona sensible para la calidad del aire" fuera de París para 435 de los municipios de Île-de-France . Se mantendrá autorizada la calefacción de leña en calderas homologadas, así como mediante estufas o hogares cerrados (tipo inserto cuyos rendimientos pueden llegar al 75%, pero que deben mantenerse en buen estado, incluso mediante barrido anual). A partir de 2015, “Cualquier nuevo aparato de leña individual instalado debe ser eficiente” .

Reino Unido

La legislación define “zonas de control de humo” restringiendo los tipos de combustibles autorizados para combatir la contaminación, particularmente en áreas residenciales. Por ejemplo, en el distrito real de Kensington y Chelsea, cerca de Londres, están prohibidas las hogueras de leña.

País en desarrollo

Impactos en la salud del uso doméstico de combustibles sólidos

Fuentes: FAO y OMS / PNUD

En las familias pobres de los países en desarrollo, la madera , el carbón vegetal y otros combustibles sólidos ( principalmente residuos agrícolas y carbón vegetal ) a menudo se queman en fuegos abiertos o estufas ineficientes. Como resultado de una combustión incompleta , se liberan al ambiente doméstico pequeñas partículas y otros elementos que se sabe que son dañinos para la salud humana.

Contaminación generada por la combustión de 1 kg de madera / hora en una cocina de 40 m 3 :

Contaminante	Emisión (mg / m 3 )	Estándar admisible (mg / m 3 )
Monóxido de carbono	150	10
Partículas	3.3	0,1
Benceno	0,8	0,002
1,3-butadieno	0,15	0,000 3
Formaldehído	0,7	0,1

Como se espera que el uso de combustibles sólidos se mantenga en niveles elevados en los hogares, los esfuerzos para mejorar la calidad del aire de estos últimos se centran en dos ejes:

aumentar la eficiencia de las estufas ;
evacuar el humo producido por la ventilación .

Muchas familias de países en desarrollo utilizan estufas de leña sin chimeneas o campanas eficientes para expulsar el humo . Sin embargo, incluso las estufas con chimeneas eficientes no eliminan por completo la contaminación interior , debido a las grandes fugas que ocurren a menudo, lo que hace que parte del humo de escape regrese a la casa . La exposición es más alta entre las mujeres pobres y los niños pequeños en los países en desarrollo, tanto rurales como urbanos , ya que estos grupos están presentes con mayor frecuencia en el momento de cocinar .

Se han observado repetidamente varios efectos sobre la salud en los hogares que utilizan biocombustibles , que en la mayoría de los casos consisten en madera o son enteramente de madera . En particular, se pueden ver los siguientes efectos:

infecciones agudas de las vías respiratorias inferiores ( neumonía ) en niños pequeños, el principal contribuyente a la mortalidad infantil mundial y la enfermedad que causa la mayor pérdida de años de vida en el mundo;
Enfermedad pulmonar obstructiva crónica, como bronquitis crónica y enfisema , en mujeres adultas que han cocinado durante muchos años en estufas de combustible sólido sin ventilación .

El uso de combustibles sólidos podría ser la causa de 800.000 a 2,4 millones de muertes prematuras cada año.

En 2006, la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (IARC) revisó la evidencia a nivel mundial y clasificó el humo de los biocombustibles domésticos como un probable carcinógeno humano , mientras que el humo del carbón vegetal fue catalogado como carcinógeno humano .

Según lo que han demostrado los estudios sobre la contaminación del aire exterior y el tabaquismo activo y pasivo, también se puede esperar que las enfermedades cardíacas sean causadas por el humo de la biomasa quemada en el hogar, pero no parece que se hayan realizado estudios en hogares de países en desarrollo. . Del mismo modo, también se podrían esperar casos de asma , una posibilidad que se está examinando actualmente.

Estufas mejoradas

Fuente: FAO

Los combustibles alternativos, como el gas licuado de petróleo (GLP), son más fáciles de usar, producen menos emisiones y causan menos exposición a contaminantes. Sin embargo, son costosos, no son accesibles en todas partes y son desconocidos en algunas culturas; también pueden ser inaplicables en los países en desarrollo, especialmente en las zonas rurales pobres.

El uso doméstico de madera en dispositivos que no queman completamente el combustible es incompatible con una estrategia de desarrollo sostenible a largo plazo . Los métodos de cocción y calefacción también son importantes en el uso correcto de combustibles y estufas, que tiene como objetivo reducir la energía utilizada y el combustible consumido.

La madera correctamente cortada y curada y las estufas mejoradas con chimeneas y campanas bien diseñadas, bien construidas y bien utilizadas reducen significativamente la contaminación en las cocinas. Sin embargo, no es fácil distribuir estufas eficientes y sostenibles a gran escala. En algunas áreas, las limitaciones culturales para adoptar estufas mejoradas han creado obstáculos. Sin embargo, el hecho de que estas estufas también puedan tener beneficios sociales (ahorro de tiempo), ecológicos (conservación de árboles) y económicos (menos combustible) estimula los esfuerzos para encontrar formas de distribuirlas más ampliamente.

Una nueva generación de estufas, a saber, " gasificadores " de biocombustible, está ahora a la venta en China . Estas estufas, que se pueden utilizar para quemar leña y otros tipos de biocombustibles , promueven la combustión secundaria interna del humo parcialmente quemado y también están equipadas con chimeneas ; su objetivo es producir emisiones extremadamente bajas. Las pruebas de laboratorio indican que cuando estas estufas funcionan correctamente, sus niveles de emisión rivalizan con los del GLP . El desafío es diseñarlos para que sean confiables y económicos.

Uso de otras fuentes de energía

Fuente: Declaración conjunta OMS / PNUD 2004

Según la OMS y el PNUD, el remedio a la contaminación doméstica pasa por la sustitución de los combustibles sólidos (madera, estiércol de vaca , residuos agrícolas o carbón vegetal ) por soluciones más limpias , en este caso el gas , los combustibles líquidos y la electricidad . Aunque estas fuentes de energía hoy en día provienen generalmente de combustibles fósiles , " este no será necesariamente el caso en el futuro cuando las energías renovables faciliten la protección del ecosistema natural". Además, los gobiernos, la comunidad de organizaciones de socorro, la sociedad civil y otros socios clave pueden reconocer que el humo en interiores afecta seriamente la salud de las mujeres rurales y sus niños y actuar en consecuencia . "

Economía

La madera como fuente de energía hace una contribución positiva al entorno económico: por un lado, tiene un impacto muy fuerte en la planificación del uso del suelo a través del manejo de los bosques que genera; por otro lado, desarrolla la economía local a través de los empleos que genera a lo largo de la cadena ( tala , producción, cosecha, logística).

Producción

El aprovechamiento tradicional de los bosques para la producción de leña dio lugar a una técnica de poda, el trasmocho , y a una forma de silvicultura , el monte bajo , que permitió producir en cantidad madera de pequeño diámetro (dos versiones Extremadamente cosechada industrialmente son monte bajo de rotación corta (TCR) y monte bajo de rotación muy corta (TTCR), basados en la cosecha de clones de sauce plantados densamente en hileras).

El bosque de tratamiento que produce madera , sin embargo, permite una producción de calentamiento de madera pequeña a partir de los primeros aclareos. Además, la transformación de troncos en madera aserrada solo tiene un rendimiento del 40% (para frondosas) al 80% (para coníferas), pudiendo el resto ser utilizado en pellets u otros.

La trituración de los residuos de la tala (ramas y pequeños bosques), que hasta entonces no habían sido valorados, en forma de astillas forestales es una técnica prometedora de abastecimiento, pero que puede plantear problemas ecológicos (desaparición de especies saproxilófagas de las que dependen específicamente, agotamiento y degradación de suelos ). Según datos adicionales recogidos por Ademe (2007) tras la publicación de una guía " Manejo razonado de la roza ", la roza debe estar bien seca en el campo, antes de triturar, porque "el follaje representa menos del 5% de la biomasa. Pero hasta un tercio de la mineralomasa ” . Tampoco debe cortarse durante la subida de la savia.

La producción de leña impulsa indirectamente la ordenación forestal y la extracción de madera al hacer rentable el primer aclareo . No obstante, el aumento de la energía de la leña plantea el problema de la competencia con las cadenas de suministro de madera para pasta y, a veces, incluso de madera aserrada (por ejemplo, en Grecia, donde el alto precio del fueloil aumentó durante el invierno de 2012). todo tipo de madera).

En Francia

En 2009 , un plan de acción fomenta las energías renovables

El programa de energía plurianual establece objetivos ambiciosos para la calefacción de leña: aumentar de 7 a 9,3 millones de viviendas equipadas con un sistema de calefacción de leña para 2028. Las ventas de electrodomésticos de leña aumentaron de 530.000 unidades en 2012 a 345.000 unidades en 2017, pero el La firma Xerfi estima que el mercado podría subir a 422.000 unidades para 2021.

Francia debe su lugar como primer productor europeo de dendroenergía (9,18 millones de toneladas equivalentes de petróleo en 2004) principalmente a la calefacción doméstica (alrededor de 7,4 Mtep ). En viviendas individuales, más de 5 millones de hogares están equipados con calefacción de leña (45% de insertos y hogares cerrados, 27% de hogares abiertos, 13% de estufas, 9% de estufas y 6% de calderas individuales). La eficiencia energética de estos dispositivos sigue siendo baja (40-50%) en comparación con los nuevos productos del mercado y cuya eficiencia supera el 65%. Uno de los principales desafíos del “plan de dendroenergía 2000-2006” y de la ley tributaria sobre los electrodomésticos que utilizan energías renovables (50% de crédito fiscal en 2006) es acelerar la renovación hacia los electrodomésticos de leña de alta energía. para aumentar el tamaño del parque instalado.

El plan de dendroenergía también incluye un componente importante para el desarrollo de la dendroenergía en los sectores industrial , colectivo y terciario . El objetivo para 2006 es la puesta en servicio de 1.000 salas de calderas adicionales (600 colectivas y 400 industriales) para una potencia de 1.000 megavatios (350 MW colectivos y 650 MW industriales), es decir, producción adicional de madera. Energía de 0,3 Mtep ( 0,12 Mtep). para el colectivo y 0,18 Mtep para la industria). Los objetivos de este plan ya se han cumplido en cuanto a cantidad con 1.090 salas de calderas. En términos de energía producida, después de cinco años, estamos en el 73% del objetivo. Todavía quedan 80.000 tep por salvar para los años 2005 y 2006.

A finales de 2004, la Agencia de Gestión del Medio Ambiente y la Energía estimó que la flota de sistemas de calefacción colectiva de madera en funcionamiento estaba compuesta por 641 instalaciones, es decir, 430 MW de potencia térmica instalada (+ 13% anual). De media desde 2000). La flota de salas de calderas industriales (con una potencia superior a 1 MW ) se estima en 1.000 unidades para una potencia de 2.500 MW . Este parque se caracteriza por unas pocas unidades de alta potencia en la industria de la trituración que operan en cogeneración. En cuanto a la producción de energía eléctrica, el gobierno comunicó el 11 de enero de 2007 los resultados del concurso de biomasa-biogás para instalaciones mayores o iguales a 12 MW . El Ministro ha elegido 14 proyectos de biomasa (216 MWe ) y 1 proyecto de biogás (16 MWe ) que deberían permitir una producción adicional de electricidad de 1,8 TWh . El precio medio de compra solicitado por los promotores es de 86 € / MWh mientras que el precio en el mercado mayorista ronda los 35 € / MWh . El precio de compra de la electricidad producida a partir de la combustión de biomasa para potencias inferiores a 12 MW es de 49 € / MWh , más una prima de eficiencia energética de entre 0 y 12 € / MWh . El potencial sigue siendo significativo en Francia. Un estudio encargado por Ademe identificó un depósito físico nacional adicional y anual ubicado entre 7 y 12 Mtep de astillas forestales (dependiendo de los niveles de remanentes y tala), es decir tanto como lo que se explota actualmente.

En cuanto a la actualización de los planes energéticos-climáticos de Francia para 2020, el Director General de Energía y Clima del Ministerio de Ecología proporciona los siguientes detalles:

“ La biomasa representará una parte significativa de los desarrollos previstos en la producción de calor (9 de los 20 Mtep previstos para 2020). Será necesario asegurar que el recurso no dé lugar a conflictos de uso y controlar los problemas de contaminación atmosférica . Si estos problemas no se abordan correctamente, los proyectos pueden sufrir un bloqueo. El desarrollo del uso de biomasa pasa en parte a través de licitaciones , un mecanismo para asegurar que el plan de suministro sea compatible con otros usos de la madera. ".

Con una contribución del 3% al consumo total de energía en Francia , la dendroenergía ya representaba el 25% de la producción de madera del país. Por lo tanto, no podrá resolver por sí solo los desafíos energéticos que se presenten.

Consumo de energía primaria
(corregido por variaciones climáticas)

M dedo del pie	1990	2000	2005	2010	2011
Consumo de leña energética	10.26	8,83	8.52	9.55	9,86
Consumo total de energía	228,3	267.0	275,2	263,5	265,5

Consumo de energía final
(corregido por variaciones climáticas)

Mtep	1990	2000	2005	2010	2011
Consumo de leña energética	10.13	8,67	8.32	8,94	9.23
Consumo total de energía	140,7	157,3	160,3	154,9	155,2

En Suiza

En 2009, el consumo de dendroenergía se estimó en 3,5 millones de m 3 , de los cuales el 40% de los troncos, el 53% de astillas de madera y el 7% de pellets. La calefacción de leña representa, según Énergie Bois Suisse, el 7% del mercado del calor y el 3,9% de la energía consumida en Suiza. En 2009, la madera fue el segundo agente renovable en el país detrás de la energía hidroeléctrica . El bosque suizo está formado por 420 millones de m 3 de madera, repartidos en 1,27 millones de hectáreas, o el 31% de la superficie de Suiza (12.746 km 2 ). La densidad forestal es de 350 m 3 por hectárea. El bosque produce de 7 a 7,5 millones de m 3 de madera utilizable al año, de los cuales 5 millones ya están explotados, para un consumo total de 6,5 millones de m 3 .

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p. 239, 240 (miniaturas 243, 244) del formato SECTEN.
El diámetro aerodinámico (dp) se define como el diámetro que debe tener una partícula esférica con una densidad ρ 0 = 1 g / cm 3 para tener la misma velocidad de caída que la partícula considerada. Fuente: Polvo fino en Suiza p. 22 .
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Cualquier tipo de aparato combinado: chimeneas abiertas y cerradas, estufas, estufas y calderas (aparatos antiguos y recientes).
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¿De dónde vienen las partículas?
"de los cuales" es un error tipográfico : los HAP no son COV, sino COP .
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Ver también

Bibliografía

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enlaces externos

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Información sobre la norma NF para leña
Sitio web del proyecto MED WOODE3 sobre el tema de la dendroenergía, que incluye cartera, base de datos, cálculo de la huella de carbono de las operaciones forestales de biomasa y herramienta para evaluar los impactos en los pilares SD de un proyecto para crear una '' unidad que consume biomasa de bosque. origen
Estufa de leña y energía , herramienta gratuita disponible en línea para calcular la potencia calorífica de diferentes tipos de leña con diferentes contenidos de agua.
Le Bois-Énergie en el sitio energieplus-lesite.be de Arquitectura y Clima de la Universidad Católica de Lovaina
Combustión de madera en el sitio energieplus-lesite.be Architecture et Climat de la Universidad Católica de Lovaina
Características de la leña: composición, clasificación, PCI en el sitio picbleu.fr
Cifras clave del sector de la dendroenergía en Francia en connancedesenergies.org

Madera energética

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Edad Media y tiempos modernos

Época contemporánea

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Formas de uso para combustión

Quema de madera fragmentada

Punto débil de un combustible sólido - Mejora

Combustión incompleta

Dispositivos de alimentación automática

Calderas de leña

Calderas automatizadas individuales

Otro equipo posible

Salas de calderas colectivas de leña

Gas natural sintético (GNS) de madera

Contaminación y toxicidad

Riesgos de combustión incompleta y cáncer

Combustión completa

Información general sobre óxidos de nitrógeno de origen combustible

Reducción de emisiones contaminantes: ejemplos de soluciones con sus ventajas y limitaciones

Filtros de partículas

Métodos para reducir las emisiones de polvo.

Dendroenergía en los países del sur

La dendroenergía, un recurso vital para los países del Sur

Dendroenergía en la producción de madera

Dendroenergía en África

Aspectos ambientales

Renovable o no

Huella de carbono de la dendroenergía

Contaminación: inventarios y estrategias de reducción

Desarrollo y legislación en todo el mundo

Desarrollo de la dendroenergía

Europa

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Reino Unido

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Economía

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En Suiza

Notas y referencias

Ver también

Bibliografía

Artículos relacionados

enlaces externos