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miércoles, 15 de octubre de 2014

BIOCOMBUSTIBLES

Bioaceites y Biocarbon 

Una interesante publicación "Fast pyrolysis of microalgae remnants in a fluidized bed reactor for bio-oil
and biochar production" de los autores Kaige Wang a,b, Robert C. Brown a,b,⇑, Sally Homsy c, Liliana Martinez c, Sukh S. Sidhu c
transforma restos de la torta de microalgas de C. vulgaris post extracción de lípidos en bioaceite y biocarbon a través de una pirolisis rápida en un reactor de lecho fluidizado, demostrando asi el potencial para recuperar la energía y los nutrientes
de los restos de microalgas después de la extracción de los lípidos. 
El rendimiento de biocombustible es de 53% en peso y contiene compuestos aromáticos, amidas, aminas, ácidos carboxílicos ácidos, fenoles, ácidos grasos, así como otros compuestos orgánicos. El alto contenido de nitrógeno del bioaceite (12,8 peso.%) se debe al alto contenido de proteína de la materia prima. El rendimiento biocarbon
fue del 31% en peso. Alrededor de 94% del contenido de energía de C. vulgaris remanente se recuperó en los productos bio-petróleo y biocarbon.

 Energía Sustentable para la Producción de Biocombustibles. Las microalgas como materia prima renovable.

La crisis mundial de energía y el aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero han impulsado la búsqueda de fuentes alternativas de energía renovable y el medio ambiente.

 El biocombustible de microalgas se identifica como una de las principales fuentes de energía renovables para el desarrollo sustentable, con el potencial de reemplazar los combustibles fósiles.

 La producción comercial de biodiesel de microalgas todavía no es factible debido a la concentración de biomasa de baja y costosos procesos posteriores. La viabilidad de la producción de biodiesel de microalgas se puede lograr mediante el diseño de fotobiorreactores avanzados, el desarrollo de tecnologías de bajo costo para el aprovechamiento de la biomasa, secado y extracción de petróleo.

 La producción comercial también puede lograrse mediante la mejora de las estrategias de ingeniería genética para controlar condiciones de estrés ambiental y mediante el diseño de rutas metabólicas para la producción de alta en lípidos.

 Además, también se exploran las nuevas tecnologías emergentes, como las interacciones de algas y bacterias para la mejora del crecimiento de microalgas y la producción de lípidos.

 Las limitaciones principales que intervienen en la producción de biocombustibles de microalgas son la baja concentración de biomasa en la cultura y el bajo contenido de aceite. 

 Además, el tamaño pequeño de las células de las microalgas hace que el proceso de cosecha sea bastante costoso.

 La recolección y secado de la biomasa es un proceso que consume energía. En comparación con la práctica convencional de la agricultura, el cultivo de microalgas es más costoso y complicado.

 Estas dificultades pueden reducirse al mínimo o superados  mejorando la tecnología de la cosecha.

 Algunas de las estrategias tecnológicas rentables sugeridos para desarrollar la producción de biocombustibles de microalgas son (1) el desarrollo de biorrefinería o estrategia co producto, (2) el diseño de fotobiorreactores de alta eficiencia de la fotosíntesis, (3) el desarrollo de tecnologías rentables para el aprovechamiento de la biomasa y secado, (4 ) el desarrollo de la tecnología de la ingeniería genética para modificar vías metabólicas para la biomasa de microalgas y la producción de lípidos, y (5) la comprensión de las interacciones simbióticas entre microalgas y bacterias que también afecta a la biomasa y la producción de lípidos en microalgas.

algal  oil=25.9 × 10petroleum

donde C algal oil es el precio del petróleo de las microalgas en dólares por galón y C petroleum es el precio del crudo en dólares por barril.

 De acuerdo con la fórmula mencionada anteriormente, el aceite de algas contiene aproximadamente 80% del valor calorico del crudo de petróleo.

 Por ejemplo, para mantener la competitividad del diesel de microalgas con respecto al diesel de petróleo no debe superar el precio de $ 0.70 / L, si el precio del petróleo es de $ 0.62 / L.

La competitividad del biodiesel depende principalmente de los costos de producción de biomasa de microalgas.

 La competitividad puede ser calculada mediante la estimación del precio máximo que podría pagar por la biomasa de microalgas con un contenido determinado de aceite.

M=Epetroleum / q(1W)Ebiogas+YWEbiodiesel,

donde E petroleum (~ 6100 MJ) es la energía contenida en un barril de petróleo crudo, q (m3ton-1) es el volumen de biocombustibles producido por digestión anaerobia de la biomasa de algas residual, W es el contenido de aceite del biocombustibles, Y es el rendimiento de biodiesel a partir de aceite de algas, y E biodiesel es el contenido medio de energía del biodiesel.

Típicamente, Y en (2) es 80% en peso y E biodiesel es de ~ 37.800 MJ por tonelada. Siguiendo con valores medios de los residuos orgánicos, E biocombustibles y q se expresan en alrededor de 23,4 MJm-3 y 400 m3ton-1, respectivamente.

 Utilizando estos valores en (2), M se puede calcular para cualquier valor seleccionado de W.

Suponiendo que la conversión de un barril de petróleo crudo a varios productos energéticos utilizables cuesta aproximadamente lo mismo que la conversión de M toneladas de biomasa para la bioenergía, el precio máximo aceptable que podría pagarse por la biomasa sería el mismo que el precio del barril de crudo petróleo; 

Por lo tanto,

Precio aceptable de la biomasa ($ .ton) = Precio del barril de petróleo / M


Mediante el uso de estas ecuaciones los precios de la biomasa de microalgas pueden ser estimados para biomasas con diferentes porcentajes de aceite (15% -55% en peso).

 La viabilidad de los biocombustibles de microalgas puede ser mejorada mediante el diseño de fotobiorreactores avanzados, el desarrollo de tecnologías rentables para la cosecha de biomasa y secado, mejorar las estrategias moleculares para más biomasa y producción de lípidos, y la comprensión de las interacciones bióticas y abióticas con algas.



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