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Biocombustivel de algas
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Biocombustivel de algas

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  • 1. Pensando em Biocombustiveis de Microalgas Flavio Ortigao
  • 2. Objetivo
    • O objetivo dessa presentacao eh discutir a possibilidade de se desenvolver um projeto para a producao de combustiveis de terceira geracao a partir de microalgas de um modo economicamente e tecnicamente satisfatorio no Rio de Janeiro.
  • 3. Embasamento: Fotosintese
    • CO 2 + H 2 O  CH 2 O + O 2
    UV Atravez da fotosintese as plantas transformam energia solar em quimica Produzindo oxigenio e fixando CO2 em biomassa, carbohidratos (50%) e lipidios (oleo, 50%).
  • 4. Termodinamica da Fotosintese
    • Principios basicos da termodinamica da producao de energia
    • Organismos fotosinteticos, como as algas, transformam a luz visivel na faixa de 400-700 nm do espectro - chamada radiacao fotosinteticamente activa (PAR) – na energia quimica de compostos de carbono. A PAR varia com latitude, estacoes e fatores geograficos.
    • A energia – na forma de biomassa – que pode ser obtida via fotosintese depende portanto do nivel de PAR e da eficiencia de conversao do processo Q .
    • Ebiomassa = PAR x Q
    • Organismos fotosinteticos usam oito fotons para fixar uma molecula de CO 2 em carbohidrato (CH 2 O)n. Dado que um mol de CH 2 O tem um valor calorifico de 468KJ e que a energia de um mol de PAR fotons eh 217,4KJ, entao a eficiencia de conversao teorica maxima de PAR energia em carbohidratos eh:
    • 468kJ/(8 x 217.4kJ) = 27%
  • 5. Comparacao da produtividade de oleo de diferentes culturas (kg/Ha/Ano)
    • As algas verdes sao responsaveis por 70% do oxigenio produzido na terra, e sao os principais produtores de Biomassa.
  • 6. Fatos sobre o Estado da Arte
    • O Dept. De Energia dos EUA calculou que se o combustivel de microalgas substituissem completamente o petroleo, uma area de 40.000 Km 2 seriam necessaria. Igual a 1/7 da area usada hoje para milho.
    • As tanques abertos as algas podem converter 99% do CO2 em solucao em Biomassa
    • Algumas cepas de algas podem produzir 60% da biomassa como oleo
    • Alem de producao direta de oleo, os carbohidratos podem ser convertidos em etanol e butanol
  • 7. Microalgas
    • As seguintes especies estao sendo estudadas no momento como as mais propicias para a producao em massa de oleos, em diferentes partes do mundo
    • Botryococcus braunii
    • Chlorella (abundante no Brasil)
    • Dunaliella tertiolecta
    • Gracilaria
    • Pleurochrysis carterae  (CCMP647).
    • Sargassum
  • 8. Producao de Microalgas
    • INSUMOS
    • CO 2
    • Energia Solar
    • Nutrientes: NPK, Si, Fe, tracos de outros elementos
    • Possiveis fontes: Esgoto urbano , vinhoto, melado de refugo
  • 9. Processo de Producao de Combustivel de Algas
    • Componentes do Processo de Producao
    INSUMOS Bioreator Colheita e Processamento Final
  • 10. Precificacao e motores da inovacao
    • O grande fator delimitante de sucesso eh o preco final competitivo com o Diesel no mercado
    Custo dos Insumos Preco <1R$/L Custo de Producao Inovacao na escolha dos fornecedores e fontes de insumo. CO2 e nutrientes do tratamento de esgoto. Inovacao no Desenho e Operacao de bioreatores. Fotoreator vs. reator laminar. Inovacao na operacao e no processamento. secagem. por evaporacao Comparavel a oleo de soja Custos de Colheita e Processamento
  • 11. Que tipos de conhecimentos tem que ser mobilizados?
    • Limnologia – Biologia e ecologia da algas verdes
    • Microbiologia Tecnica – Technologia de Fermentacao e Processamento
    • Biologia Sintetica – Engenharia Genetica
    • Engenharia Sanitaria – Tratamento de Esgotos
    • Engenharia Quimica – Desenho da Planta Industrial
    • Engenharia Financeira - Custos
  • 12. Experiencia Americana
    • Trabalho pioneiro realizado no ambito do U.S. Department of Energy’s National Renewable Energy Laboratory (NREL) em Golden, Colorado, nos anos 70/80 que tinha como missao o uso de algas para mitigar o problema do CO2, e que descobriu que em certas condicoes de crescimento as algas produzem 50% da biomassa em oleo chegou as seguintes conclusoes:
    • O unico modo capital-eficiente, eh a criacao em alta densidades em tanques abertos produzindo 30g por m2 e com 30% de conteudo lipideo, rendendo 16.000L de oleo per acre/ano
    • Somente especies nativas de algas devem ser usadas, pois elas sempre contaminam e dominam os tanques
    • O preco do oleo de alga obtido varia de 0.5-1 $/L
  • 13. Questoes do Projeto
    • Qual eh o Estado da Arte no Brasil?
    • Qual alga esta melhor adaptada a situacao brasileira?
    • Qual melhor localidade, considerando fotosintese e logistica de suprimento de CO2?
    • Qual escala de producao seria a mais fativel e economica?
    • Qual tipo de nutrientes seriam os mais eficientes e estao disponiveis?
    • Que desenho de bioreator eh o mais eficiente e economico?
    • Que tipo de processamento eh o mais eficiente e economico?
    • Que investimentos seriam necessarios e RoI almejados?
    • Como poderia ser financiado?
  • 14.  
  • 15.  
  • 16.  
  • 17.  
  • 18. Dec. 16, 2009: NASA Uses Algae to Turn Sewage into Fuel
    • The U.S. space agency has thrown its weight behind a clever method of growing algae in wastewater for the purpose of making biofuel.   
    • NASA may concern itself largely with space exploration, but it also wants to keep Earth on a steady course in the face of rising energy costs and climate change. Now the U.S. space agency has thrown its weight behind a clever method of growing algae in wastewater for the purpose of making biofuel.
    An illustration of an OMEGA ship harvesting algae to turn into fuel.