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BIOCOMBUSTIBLES DE NUEVA GENERACIÓN
RETOS Y POSIBLIDADES
Carolina Ramírez Valencia
Lilia Patiño Hurtado
Luis Antonio Reyes Velásquez
Docente
Juan Carlos Mejía Nariño
Octubre 2016
Contexto Los biocombustibles de cuarta generación llevan la tercera generación un paso más allá. La clave es la captación y almacenamiento de carbono (CAC), tanto a nivel de la materia prima como de la tecnología de proceso.
La materia prima no sólo se adapta para mejorar la eficiencia de proceso, sino que se diseña para captar más dióxido de carbono, a medida que el cultivo crece.
Los biocombustibles de cuarta generación, se basan en la captación y almacenamiento de carbono, tanto a nivel de la materia prima como de la tecnología del proceso. Se llama bioenergía con almacenamiento de carbono.
Se cree que los biocombustibles de cuarta generación contribuyen más a reducir las emisiones de GEI, porque son más neutros o incluso negativos en carbono, si se comparan con los biocombustibles de las otras generaciones.
Imagen Fuente: Federación Nacional de Biocombustibles de Colombia
Concepto
Las microalgas son organismos unicelulares microscópicos (2-200μm),
las cuales generalmente son eucariotas; sin embargo las cianobacterias
(procariotas) también son consideradas en este grupo.
Además aunque los lípidos oscilen entre 1-75% (de peso seco), se
puede llegar a alcanzar un 90% pero con condiciones específicas de
cultivo.
Debido principalmente a este factor de composición, es que estos
microorganismos representan una opción beneficiosa y viable para la
producción de biodiesel, pues se obtendría mayor biomasa.
Fuente: http://www.definicionabc.com/wp-content/uploads/medio-ambiente/Algas.jpg
Las microalgas son microorganismos fotosintéticos unicelulares que crecen en cualquier
tipo de ecosistema con relativa facilidad (todo aquel que tenga una piscina mal cuidada
podrá confirmar que las algas crecen sin grandes estímulos). Se dividen en eucariotas y
procariotas, con la principal diferencia que en las eucariotas abundan los lípidos
neutros(abundantes en triglicéridos), que pueden convertirse en biodiésel mediante el
proceso de transesterificación. Fuente: http://www.eoi.es/blogs/merme/las-microalgas-trabajan-mejor-estresadas/
Proceso de Producción Biocombustibles Cuarta Generación: Microalgas
Proceso de Producción Biocombustibles
Cuarta Generación: Microalgas.
Modelos de cultivo, método de los estanques y el de fotobiorreactores
cerrados siguen teniendo precios no competitivos con los combustibles
fósiles.
La concentración de las algas es un factor limitante, ya que no resulta
nada fácil conseguir más de apenas 1 o 2 gramos de biomasa por litro
de cultivo, por lo que se utilizan técnicas de concentración como la
centrifugación, proceso caro y que consume mucha energía, o la
floculación y los flotadores de aire disuelto, procesos más baratos, pero
que solo logran una fracción de la concentración alcanzada con la
centrifugación.
Una vez concentradas las algas, aún deben extraerse los lípidos, para lo
cual se requiere la ruptura de la pared celular, con métodos como la
sonicación o la homegeneización mecánica., que incrementan el costo
total y el consumo energético.
Este conjunto de inconvenientes técnicos encarecen el precio de los
biocombustibles derivados de microalgas, pero se han identificado
algunas medidas que podrían reducir el mismo, como el incremento del
contenido en lípidos y de la tasa de crecimiento, ya sea
mediante ingeniería genética o mediante la explotación de nuevas
especies, ya que solo una pequeña parte de las mismas han sido
evaluadas en cuanto a riqueza en lípidos.
Este aspecto hace que el potencial como materia prima para
biocombustibles de las microalgas sea enorme.
Por otro lado, se podría aprovechar el residuo obtenido tras la extracción
de lípidos, fundamentalmente compuesto por carbohidratos y proteínas,
para la producción de metano por digestión anaeróbica o etanol por
fermentación (carbohidratos) o destinándolas a alimentación animal
(proteínas), así como el reciclaje de los nutrientes, agua y reactivos
químicos utilizados.
FUENTE: Uso y aplicaciones potenciales de las microalgas.
Anales de Mecánica y Electricidad. Recuperado de http://www.revista-anales.es/web/n_24/seccion_13.html
Esquema de las fases de producción de la biomasa de
algas y sus posibles usos
Impactos ambientales de los Biocombustibles
FUENTE: CEPAL - Serie Medio ambiente y desarrollo No 137
Consideraciones ambientales en torno a los biocombustibles líquidos
Fuente: http://static.naukas.com/media/2015/07/FirstPlace.jpeg
Fotobiorreactores
VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS BIOCOMBUSTIBLES DE
NUEVA GENERACIÓN
VENTAJAS DESVENTAJAS
Algunos países ya han empezado a usar esta generación de biocombustibles.
Actualmente el costo de producción es casi el
doble de la gasolina.
No depender de los combustibles fósiles como
el carbón y petróleo, que están deteriorando la
capa de ozono del planeta.
El reto está en que la mayoría de países del
mundo incluya entre sus políticas energéticas
esta cuarta generación de biocombustibles.
No genera presiones inflacionarias en los precios de los alimentos ya que No requiere de materias primas destinadas para alimentos.
Algunos países no cuentan con la infraestructura necesaria para la puesta en marcha de esta nueva clases de biocombustibles.
La productividad de aceite de las microalgas
es casi 200 veces mejor en comparación a plantas cultivables. Su biomasa posee productos de interés (proteínas, lípidos, glicerol, pigmentos, enzimas y biopolímeros Por cada 100 toneladas de microalgas producidas, se consumen 183 toneladas de
CO2. No requieren terrenos cultivables para su desarrollo
Presentan un consumo elevado de energía por procesos de bombeo, transferencia de gases, mezclado, recolección y deshidratación de la biomasa. NO se esá invirtiendo en Investigación y Desarrollo.
VENTAJAS DESVENTAJAS La generación de Biocombustibles de cuarta
generación, produce menos emisiones de gases
efecto invernadero a la atmosfera.
Obliga implementar una correcta aplicación de
las materias primas, a mejorar procesos a invertir
en innovación.
No necesita mezclarse con combustibles fósiles como el diesel para obtener un mayor rendimiento.
El reto de ser la versión mejorada y más sostenible de los biocombustibles constituye un verdadero desafío.
Es una alternativa de desarrollo sostenible, ya que puede permitir un stock energético y así mismo contribuye a generar menos
contaminación al ambiente y por otra parte no se pone en riesgo muchos ecosistemas. Además, es una industria moderna que generará muchos empleos directos e indirectos.
Los altos costos de producción se convierten en un problema para países subdesarrollados. Puesto que se requiere de tecnología de punta para su elaboración.
El reto está en que la mayoría de países del mundo incluya entre sus políticas energéticas con apoyo, asistencia técnica, subsidios a esta ultima generación de biocombustibles y no quede solo plasmado en hojas de papel.
Este tipo de desarrollos evitará la dependencia
tecnológica y energética en un futuro y dará
respuesta de una forma ecológica y
potencialmente sustentable al requerimiento de
combustibles líquidos.
Se requiere inversión para las transformaciones
técnicas en los automóviles, como modificar el
motor o el carro para el uso del Bioetanol. La
dependencia a los combustibles fósiles y el
monopolio en la industria automotriz, no han
permitido los cambios en los diseños de los
automóviles de manera masiva y asequible para
la mayor parte de la población.
VENTAJAS DESVENTAJAS
Su rendimiento es de 10 a 100 veces superior al
de los biocombustibles de segunda generación. Se pueden producir al aire libre aunque debido al problema derivado de posibles contaminaciones, ha caído en desuso.
Consumen dióxido de carbono, pero también
necesitan otros nutrientes como nitrógeno o fósforo. Estos fertilizantes empleados a gran escala podrían tener efectos negativos en el medio ambiente
Las microalgas tienen la particularidad de
crecer muy rápido y ser capaces de hacerlo en aguas marinas, dulces, residuales y salobres
Habría que optimizar el método de producción ya que el contenido energético del biodiésel
de microalgas es algo menor que el del diésel (por lo que su consumo es ligeramente mayor). Hay que invertir en investigación y desarrollo.
Los biocombustibles de cuarta generación contribuyen más a reducir las emisiones de GEI
(gases de efecto invernadero), porque son más neutros o incluso negativos en carbono si se comparan con los biocombustibles de las otras generaciones
Presentan un consumo elevado de energía por procesos de bombeo, transferencia de gases,
mezclado, recolección y deshidratación de la biomasa.
Al utilizar el dióxido de carbono, se suele
aprovechar el proveniente de algunas empresas como manejo en los planes de mitigación ambiental
Actualmente los costos iniciales de la inversión y el mantenimiento de estos cultivos son
todavía elevados. Falta más conocimiento sobre los Biocombustibles de Cuarta generación.
VENTAJAS DESVENTAJAS
La productividad de aceite de las microalgas es casi 200 veces mejor en comparación a plantas cultivables. Su biomasa posee productos de interés (proteínas, lípidos,
glicerol, pigmentos, enzimas y biopolímeros Por cada 100 toneladas de microalgas producidas, se consumen 183 toneladas de
CO2.
No requieren terrenos cultivables para su desarrollo
Presentan un consumo elevado de energía por procesos de bombeo, transferencia de
gases, mezclado, recolección y deshidratación de la biomasa. NO se está invirtiendo en Investigación y Desarrollo.
Adelantos en Investigación y usos de las Microalgas
http://computerhoy.com/noticias/life/bacterias-modificadas-
convierten-carbono-biocombustible-50030
http://www.europapress.es/ciencia/laboratorio/noticia-
bacteria-diseno-produce-biocombustible-cohetes-
20140327105251.html
CONCLUSIONES
La nueva generación de biocombustibles se convierte en la luz al final
del túnel para el sector energético mundial e igualmente convertirse
en esa alternativa ¨verde¨ que garantiza energía sin comprometer la
estabilidad medioambiental y así mismo generar desarrollo
socioeconómico.
Las microalgas pueden ser una prometedora fuente de energía
renovable, ya que tambien poseen un gran potencial como
biomitigadores de CO2 y para tratamiento de aguas residuales,
aunque todavía es necesario superar algunos problemas para su
producción comercial masiva.
El biodiésel es el biocombustible más estudiado ya que las
microalgas son la mejor alternativa para obtener triglicéridos
destinados a producir biodiésel, aunque también se pueden obtener
otros biocombustibles como bioetanol, biometano y biohidrógeno.
La tecnología necesaria para obtener biocombustibles de
4Generación todavía no está disponible a escala industrial, por eso se
debe realizar investigación en la búsqueda y el desarrollo de
microalgas más adecuadas para cada posible uso, la mejora del
diseño de los sistemas de cultivo para maximizar la productividad y
reducir costos, el uso eficiente del CO2 procedente de los gases de
combustión y el desarrollo de coprocesos que permitan un
aprovechamiento integral de la biomasa.
BIBLIOGRAFÍA
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septiembre - diciembre. Producción de biocombustibles a partir de
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Seeboldt, S & Salinas, Y; (2010). Responsabilidad y sostenibilidad de la
industria de la palma ¿son factibles los principios y criterios de la
RSPO en Colombia?. Indepaz. Bogotá, D.C. 76P.
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http://www.laenergiadelcambio.com/biocombustibles-de-segunda-generaci%C3%B3n.
• FIERRO, J.L.G. (2012). LA NUEVA GENERACIÓN DE BIOCOMBUSTIBLES. Recuperado de
http://www.madrimasd.org/blogs/energiasalternativas/2012/01/13/131449.
• REVISTA VIRTUAL PRO. (2015). Biocombustibles de cuarta generación. Recuperado de http://www.revistavirtualpro.com/revista/biocombustibles-de-cuarta-generacion/12.
• REVISTA VIRTUAL COMPUTERHOY (2016). Bacterias modificadas convierten Carbono en Biocombustible. Recuperado de http://computerhoy.com/noticias/life/bacterias-modificadas-convierten-carbono-biocombustible- 50030
• REVISTA VIRTUAL CIENCIA PLUS.COM. (2016). Bacteria de Diseño produce biocmbustibles para cohetes. Recuperado de http://www.europapress.es/ciencia/laboratorio/noticia-bacteria-diseno-produce-biocombustible-cohetes-20140327105251.html
• REVISTA VIRTUAL ANALES DE MECÁNICA Y ELECTRICIDAD (2016). Uso y aplicaciones potenciales de las microalgas.R ecuperado de http://www.revista-anales.es/web/n_24/seccion_13.html
• THE NEW YORK TIMES. (2014). The Globalization of Pollution. Recuperado de http://www.nytimes.com/2014/01/25/opinion/the-globalization-of-pollution.html?_r=1
GRACIAS