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

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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

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.

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 Biocombustible & materia prima Equilibrio de energía Reducción de GHG Etanol (maiz)1.420% Etanol (caña de azúcar)8.060% Etanol celulosico*6-*14*70-*90%

7 La celulosa Los azúcares Etanol/alcoholes EPA Report Card, 2010 Dos métodos: Bioquímico Termoquímico Gasificación Pirólisis Materias primas: celulósico

8 Conversion bioquímico Ventajas: bien establecido, bioengeniería, eficiencia Desafíos: Hidrólisis: degradar la biomasa en azúcares; enzimas Pretratamiento Hydrólisis Azúcares, intermediarios Etanol, alkanes, gasolina,di esel Fermentacion Catálisis

9 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

10 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

11 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

12 Desafíos – Cuestiones de biología, ingeniería, tecnología – Productividad, cultivo a gran escala, control de patógenos, mantenimiento a largo plazo – Hidrodinámica de mezcla, agua/CO 2 suministro – Impacto ambiental, infraestructura Representacion artistica, Sapphire Energy integrated algae-to-energy farm Materia prima: algas marinas

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

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

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

16 Pero estamos en el camino! Thank you!


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