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Biocombustibles avanzados: donde estámos?
Natasha K. Vidangos, Ph.D.Bureau of Energy and Natural Resources
Departamento de Estado, EEUU
Beneficios de biocombustibles
• Aliviar estrés en la demanda mundial de petróleo
• Reducir emisiones de GHG• Fomentar el desarrollo económico• Promover la productividad agrícola• Tener diálogos científicos • Facilitar el compartir mejores
prácticas• Usar energía renovable, sostenible
NREL Photobase
Preocupaciones de biocombustibles
• Cuestiones: – Agrícolas– Técnicas
• Conversión y tratamiento• Distribución y
almacenamiento• Fungibilidad• Rendimiento & emisiones
– Económicas– Ambientales– Sociedad
• La seguridad alimentaria
Cada preocupacion puede ser aliviado por ciertas
practicas, pero todavía no existe un “biocombustible
perfecto”
Aqui es dónde la ciencia y la tecnología puede
ayudar.
Resumen: R&D en EEUU
Producción de biocombustibles
• Producción de la materia prima
• Logística de la materia prima
• Conversión al biocombustible
• Pruebas y aprobación del combustible
• Implementación a gran escala
(USDA, DOE) Versatilidad, estabilidad, rendimiento
(USDA, DOE) Cosecha, pre-procesimiento, almacenamiento, manipulacion y transporte
(USDA, DOE) Mejorar eficiencia, rendimiento
(DoD, USAF, FAA, EPA) Coordinación con la indústria, evaluación ambiental
(USDA, DLA-Energy) , costo, estabilidad
La proxima generación de materias primas
• Materias primas avanzados: algas marinas, cultivos leñosos de corta rotación, cultivos herbáceos, residuos agricolas, residuos urbanos, residuos de bosque, aceites
Biocombustible & materia prima
Equilibrio de energía
Reducción de GHG
Etanol (maiz) 1.4 20%
Etanol (caña de azúcar) 8.0 60%
Etanol celulosico *6-*14 *70-*90%
La celulosa Los azúcares Etanol/alcoholes
EPA Report Card, 2010
Dos métodos: • Bioquímico• Termoquímico
Gasificación Pirólisis
Materias primas: celulósico
Materias primas: celulósico
Conversion bioquímico
Ventajas: bien establecido, bioengeniería, eficiencia
Desafíos: Hidrólisis: degradar la biomasa en azúcares; enzimas
Pretratamiento
Hydrólisis
Azúcares, intermediarios
Etanol, alkanes,
gasolina,diesel
Fermentacion
Catálisis
Conversión termoquímica I
Ventajas: Se puede usar una diversidad/combinación de materias primas, y producir muchos productos (aun bioproductos)
Desafíos: Demostrar operación consistente de reactores, mejorar catálisis, limpieza del syngas, costos capitales
Materias primas: celulósico
Conversión termoquimica II
Ventajas: Se puede usar una diversidad/combinación de materias primas, y producir muchos productos (aun bioproductos)
Desafíos: Mejorar el rendimiento, limpieza y estabilización del bio-aceite, mejorar catalistas para convertir bio-aceites en biocombustibles
Pyrolysis/Liquefaction
Bio-oil
Delivery to petroleum refinery: upgrade to
renewable diesel, gasoline, jet fuel
Cleanup, conditioning, and stabilization
Materias primas: celulósico
Materia prima: algas marinas
• Ventajas: – Crecen rápido: pueden duplicar su masa varias veces al día– 20*x más gal/hectárea que el maíz– En algunas especies, alto nivel de lípidos/triacylglycerides
drop-in sustituciones para diesel, gasolina, combustibles para aviones
– Versatilidad de producción: open ponds, fotobioreactores, dark fermentors, non-arable land, desiertos, agua del océano
Representacion artistica, Sapphire Energy integrated algae-to-energy farm
• Desafíos– Cuestiones de biología, ingeniería, tecnología– Productividad, cultivo a gran escala, control de
patógenos, mantenimiento a largo plazo – Hidrodinámica de mezcla, agua/CO2 suministro– Impacto ambiental, infraestructura
Representacion artistica, Sapphire Energy integrated algae-to-energy farm
Materia prima: algas marinas
BiorefineríasPiloto:
1 tonelada seca/día (12)Demonstración:
50 toneladas secas/día (9)Escala comercial, integrada:
700 toneladas secas/día (6)
Biotechnología: hacemoslo mejor!
Los avances en la biotecnología han mejorado la tecnología de biocombustibles. Por ejemplo:
• Mejor Productividad• Macro: Mejor producción por hectárea• Micro: Mejores características en las plantas (calidad o cantidad)
• Mejor Resistencia• Insectos y herbicidas• Enfermedades de plantas• Sequía
• Impacto ambiental reducido• Reducción de uso de fertilizantes• Demanda reducida de procesamiento, inversión de energía, por el “no-till”• Impacto reducido en calidad de aguas
• Colaboración con los cultivos de alimentos• “Diseñar” características favorables que puedan ser implementadas a gran
escala• Optimizar cantidad de azúcares y carbohidratos para conversión o
procesamiento
Conclusions• Como parte de una estrategia coordinada, los biocombustibles
representan una factible, inmediato y responsable solución para contribuir en la seguridad de energia y la sostenibilidad del medio-ambiente
• Los EEUU están aprovechando sus laboratorios nacionales y el sector privado para impulsar el desarrollo de tecnologías en biocombustibles y la biotecnología
• La diversidad de maneras para producir biocombustibles es una característica valiosa de R&D: hay muchas oportunidades para lograr nuevos avances y mejoramiento
• Colaboración con otros países: la comunidad científica trabaja a través de las fronteras
• Los desafíos para estas tecnologías son complicados y diversos, y probablemente tomará tiempo encontrar una solución que sea ampliable, sostenible, con alta densidad de energía, fungible, y económica
Pero estamos en el camino!
Thank you!