Biocombustibles avanzados: donde estámos?

Presentación del tema: "Biocombustibles avanzados: donde estámos?"— Transcripción de la presentación:

1 Biocombustibles avanzados: donde estámos?
Natasha K. Vidangos, Ph.D. Bureau of Energy and Natural Resources Departamento de Estado, EEUU

2 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 Spanish: promote, encourage

3 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. Necesitamos usar todas las opciones, incluyendo los biocombustibles. Ellos seran la puente necesaria al proximo avance en el sector energetico. Los EEUU va delante en desarrollar biocombustibles sostenibles de segunda generacion, como por ejemplo etanol celulosico, que no va a competir con los alimentos.

4 Resumen: R&D en EEUU

5 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

6 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 Dos métodos: Bioquímico Termoquímico Gasificación Pirólisis 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%

7 Materias primas: celulósico
EPA Report Card, 2010 La celulosa Los azúcares Etanol/alcoholes Dos métodos: Bioquímico Termoquímico Gasificación Pirólisis Of 100 million targeted adv. Biofuels, US in 2010 made 7 million. Total US market is 12.9 billion.

8 Materias primas: celulósico
Etanol, alkanes, gasolina,diesel Azúcares, intermediarios Pretratamiento Fermentacion Catálisis Hydrólisis Conversion bioquímico Ventajas: bien establecido, bioengeniería, eficiencia Desafíos: Hidrólisis: degradar la biomasa en azúcares; enzimas Alkanes? Enzymes?

9 Materias primas: celulósico
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

10 Pyrolysis/Liquefaction
Materias primas: celulósico Delivery to petroleum refinery: upgrade to renewable diesel, gasoline, jet fuel Pyrolysis/Liquefaction Bio-oil Cleanup, conditioning, and stabilization 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 Product yield, catalists?

11 Materia prima: algas marinas
Representacion artistica, Sapphire Energy integrated algae-to-energy farm 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 Pipelines: tuberias

12 Materia prima: algas marinas
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 Pathogens, supply

13 Biorefinerías Piloto: 1 tonelada seca/día (12) Demonstración: 50 toneladas secas/día (9) Escala comercial, integrada: 700 toneladas secas/día (6) Dry tons

14 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 Quantity? Reduced losses? yield?=production? Herbicides? Plant diseases? Fertilizer

15 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 Leveraging? Fungible? Scaleable?

16 Pero estamos en el camino!
Thank you!