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

Cabello, F; (2012). Biocarburantes, presente y futuro. Claves de la

sostenibilidad. Universidad de Sevilla - España. 42P.

Fernández, L.C & Montiel, J; (2012). Ra Ximhai Vol. 8, Número 3,

septiembre - diciembre. Producción de biocombustibles a partir de

microalgas.

Gómez, J; (2008). Consideraciones ambientales en torno a los

biocombustibles líquidos. CEPAL. 10P.

Greenwell et al.; (2009). Biodiesel from microalgae”, Yusuf Chisti. Institute

of Technology and Engineering, Massey University.

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.

WEBGRAFÍA • ABENGOA. (2008). Biocombustibles de Segunda Generación. Recuperado de

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