Biocombustibles avanzados donde est mos
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Biocombustibles avanzados: donde estámos?. Natasha K. Vidangos, Ph.D. Bureau of Energy and Natural Resources Departamento de Estado, EEUU. Beneficios de biocombustibles. NREL Photobase. Aliviar estrés en la demanda mundial de petróleo Reducir emisiones de GHG

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Presentation Transcript


Biocombustibles avanzados: donde estámos?

Natasha K. Vidangos, Ph.D.

Bureau of Energy and Natural Resources

Departamento de Estado, EEUU


Beneficios de biocombustibles

NREL Photobase

  • 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


Preocupaciones de biocombustibles

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.

  • Cuestiones:

    • Agrícolas

    • Técnicas

      • Conversión y tratamiento

      • Distribución y almacenamiento

      • Fungibilidad

      • Rendimiento & emisiones

    • Económicas

    • Ambientales

    • Sociedad

      • La seguridad alimentaria


Resumen: R&D en EEUU


Producción de biocombustibles

(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

  • Producción de la materia prima

  • Logística de la materia prima

  • Conversión al biocombustible

  • Pruebas y aprobación del combustible

  • Implementación a gran escala


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


Materias primas: celulósico

EPA Report Card, 2010

La celulosa Los azúcares Etanol/alcoholes

  • Dos métodos:

    • Bioquímico

    • Termoquímico

      • Gasificación

      • Pirólisis


Materias primas: celulósico

Conversion bioquímico

Ventajas: bienestablecido, bioengeniería, eficiencia

Desafíos: Hidrólisis: degradar la biomasa en azúcares; enzimas

Etanol, alkanes, gasolina,diesel

Azúcares, intermediarios

Pretratamiento

Fermentacion

Catálisis

Hydrólisis


Materias primas: celulósico

Conversión termoquímica I

Ventajas: Se puede usar unadiversidad/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

Delivery to petroleum refinery: upgrade to renewable diesel, gasoline, jet fuel

Conversión termoquimica II

Ventajas: Se puede usar unadiversidad/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

Cleanup, conditioning, and stabilization


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


Materia prima: algas marinas

  • 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

Representacion artistica, Sapphire Energy integrated algae-to-energy farm


Biorefinerías

Piloto:

1 tonelada seca/día (12)

Demonstración:

50 toneladas secas/día (9)

Escala comercial, integrada:

700 toneladas secas/día (6)


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


  • 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


    Pero estamos en el camino!

    Thank you!


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