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 Spanish: promote, encourage

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.

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 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%

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.

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?

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

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?

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

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

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

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

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?

Pero estamos en el camino! Thank you!