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Algas como combustible
 

Algas como combustible

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Utilización de las algas como combustibles

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    Algas como combustible Algas como combustible Presentation Transcript

    • Elaborado Por: Prof. Pablo Acosta
    • INTRODUCCIÓN Las algas son unos organismos fotosintéticos con clorofila, esenciales en la naturaleza: Se conocen unas 50.000 especies y constituyen un tercio de la biomasa de vegetales del planeta. El uso de las algas con distintos fines es muy antiguo: Los chinos ya las utilizaban en el año 2700 a.C., y culturas tan diversas como la azteca o la greco-romana recolectaban algunas especies para preparar alimentos, medicinas o cosméticos. Los expertos consideran que sus posibilidades son enormes, teniendo en cuenta que apenas se tienen conocimientos científicos sobre todas las especies. No obstante, en la actualidad se han desarrollado toda una serie de utilidades para el medio ambiente y el ser humano: Agropecuarias: Mejoran la producción vegetal como abono y fertilizante y sirven como complemento alimenticio del ganado . Alimenticias: Forman parte de la tradición gastronómica de China, Japón o Corea, especialmente la especie Porphyra, por sus propiedades nutritivas y organolépticas (olor y sabor). En la "poliacuicultura ecológica", las algas sirven de complemento dietético para peces o moluscos de granjas de cultivo .
    • Farmacológicas: Muy utilizadas en la medicina tradicional oriental, actualmente se están empleando para combatir un número de afecciones y enfermedades cada vez mayor, gracias a su poder gelificante, antitumoral, antioxidante, anti-úlceras, anticolesterol, etc. Cosméticas: Los extractos de algas se emplean en todo tipo de productos para el tratamiento de uñas rotas, acné, arrugas, seborrea, e incluso para la caída del cabello, el rejuvenecimiento de la piel, la obesidad o la celulitis. Asimismo, su capacidad fotoprotectora se está utilizando para el desarrollo de cremas solares Medioambientales y energéticas: Como restauradoras de zonas contaminadas, depuradoras de efluentes o como bioindicadores para conocer el estado de un determinado medio. Asimismo, su uso como combustible, para generar biogás (metano), hidrógeno o biodiesel es otra línea fructífera de investigación .
    • Hidrógeno y biodiésel de algas La idea de utilizar algas como combustible ecológico no es nueva. En 1978, en plena crisis petrolífera se creaba en Estados Unidos el "Programa de Especies Acuáticas". En 1996, y tras 25 millones de dólares (unos 17 millones de euros) invertidos, se ponía fin al proyecto ante los escasos resultados. Sin embargo, un petróleo cada vez más caro y escaso y la creciente relevancia dada a las energías renovables han despertado de nuevo el interés por las algas.
    • Una hectárea de algas puede producir entre 30 y 250 veces más aceite que una hectárea de soja Los diseñadores estadounidenses se basan en los experimentos de científicos de la Universidad de Berkeley, que han trabajado con una especie de alga, la Chlamydomonas reinhardtii, la cual libera hidrógeno en vez de CO2 cuando no tiene suficiente oxígeno. Por lo tanto, se trataría de crear grandes contenedores para estas algas, en unas condiciones que les permitan sobrevivir pero generando un hidrógeno que luego se podría utilizar en el mismo lugar de su producción. Sus responsables estiman que, una vez optimizado el proceso, una de estas piscinas de diez metros de diámetro podría suministrar hidrógeno para el consumo semanal de una docena de coches. No obstante, la mayor parte de las investigaciones se centran en las propiedades de las algas para producir un aceite que puede ser utilizado posteriormente como biocombustible. En este caso, las ventajas son muy diversas, según sus defensores. La productividad de las algas es mucho mayor que la de otros elementos vegetales utilizados en la actualidad para producir biocombustibles. Así, dependiendo de la especie de alga y de la eficiencia del sistema, una hectárea de algas puede producir entre 30 y 250 veces más aceite que una hectárea de soja, por ejemplo.
    • Por otra parte, las algas no son utilizadas de manera generalizada como alimento, pudiendo crecer con agua salada o no potable y en terrenos desaprovechados para uso agrícola. Por ello, su explotación masiva no interferiría con la producción alimenticia, como ocurre con ciertos biocombustibles. Además, el biodiésel procedente de algas no es tóxico (no contiene sulfuros ni sulfatos) y es altamente biodegradable. Asimismo, los productos derivados de las algas podrían tener más aplicaciones para industrias como la plástica, la farmacéutica o la alimentaria. En otros casos, el cultivo de algas que producen más carbohidratos y menos aceite podrían utilizarse para generar etanol, un tipo de alcohol que también se utiliza como biocombustible. Los expertos incluso afirman que estos procesos podrían trasladarse a las refinerías para reproducir los productos elaborados con petróleo.
    • Producir combustible secuestrando CO2 Algunos proyectos incluso matan dos pájaros de un tiro: Producir algas para biodiésel alimentadas con los gases de efecto invernadero generados en las centrales eléctricas. En este sentido se mueven diversas empresas, como las norteamericanas GreenFuel Technologies, creada por Isaac Berzin, un científico de cohetes del Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT) o Solix Biofuels, fundada por el ingeniero de la Universidad de Colorado Jim Sears. Sus responsables están estudiando diversas variedades de algas con una alta densidad de aceite y de crecimiento rápido. En Alemania, investigadores de la Universidad Superior Politécnica de Bremen, el Instituto Alfred Wegener para la Investigación Marina y varias compañías como la eléctrica E.ON colaboran en un proyecto similar, al que han denominado "Mitigación del Gas de Efecto Invernadero".
    • Una superficie dos veces la Comunidad Valenciana cultivada con algas podría suplir la producción mundial diaria de petróleo Las iniciativas para aprovechar las algas como combustible se multiplican por todo el mundo. En Nueva Zelanda, la empresa Aquaflow afirma estar consiguiendo buenos resultados con sus biocombustibles de algas. La compañía Algae Biofuel, con equipos en Arizona y Australia, asegura que sus algas requieren muy poco espacio para crecer. En Israel, la empresa Seambiotic ha patentado una técnica que produce un litro de combustible por cada cinco kilos de una macroalga del Mediterráneo. En Argentina, la multinacional Oil Fox ha llegado a un acuerdo con el gobierno de la provincia sureña de Chubut para sembrar cuatro variedades de algas marinas y producir aceite. Por su parte, científicos japoneses de la Universidad de Ciencia y Tecnología Marina de Tokio trabajan en un proyecto para producir etanol a gran escala mediante el procesamiento de las macroalgas Sargasso. En España, la empresa BioFuel Systems (BFS), con participación de Cristian Gomis, científico de la Universidad de Alicante, investiga un tipo de biopetróleo basado en microalgas que también absorben el CO2 de las actividades industriales. Según sus responsables, una superficie dos veces la Comunidad Valenciana cultivada con algas podría suplir la producción mundial diaria de petróleo. Asimismo, aseguran que la luz solar de España es ideal para el cultivo de algas, y por tanto, para la producción de este tipo de biocombustible.
    • Una de las grandes dificultades de trabajar con algas es su alto contenido en agua Asimismo, el lugar idóneo para garantizar el crecimiento de estos organismos es otro elemento que trae de cabeza a los especialistas. Las algas se comportan como pequeñas biosferas en las que si se modifica un elemento se alteran sus condiciones iniciales. Por ejemplo, si se multiplican demasiado rápido, pueden acabar muriendo al agotar su sustento. Por otro lado, la entrada de algún organismo extraño en el cultivo puede provocar modificaciones graves que lo echen a perder. Por ello, los investigadores todavía no se ponen de acuerdo sobre cuál puede ser el mejor método de cultivo. Los estanques abiertos son más económicos que los controlados, pero tienen más riesgos de resultar alterados por algún elemento extraño. Una alternativa a estos sistemas es la propuesta por David A. Summers. Este ingeniero minero de la Universidad de Missouri-Rolla está cultivando microalgas en la mina experimental de su universidad, porque cree que el control que ofrece este ambiente cerrado presenta más ventajas que el inconveniente de perder la luz solar directa. Por otra parte, los defensores de los avances en biotecnología confían en que podrían desarrollarse algas a la carta o mezclar especies naturales, que permitirían facilitar su cultivo y aumentar su rendimiento. Asimismo, las investigaciones genéticas podrían ayudar a conocer mejor los sistemas de producción de aceite en las algas. En cualquier caso, los expertos consideran que el éxito de los biocombustibles basados en algas, al igual que otros combustibles alternativos, dependerá de la evolución de los precios del petróleo, y si refleja realmente sus costes medioambientales.
    • Dados los números positivos presentados, es válido pensar que los biocombustibles a partir de algas parecen ser los únicos que pueden reemplazar a los carburantes fósiles. Si bien aún faltan algunos aspectos por desarrollar para hacer realidad la producción masiva de biodiésel, es valorable la cantidad de kilómetros que países, gobiernos, empresas y universidades han transitado en pro de la futura autopista verde que se construirá con energías renovables. Una hectárea cultivado con algas produce 100,000 galones de combustible. Es bastante en comparación con otros biocombustibles (maíz – 18 galones; soya – 48 galones). Esta es la producción que estima la compañía Valcent con su sistema Vertigro. La compañía estima que las necesidades energéticas de Estados Unidos dedicando el área equivalente a 1/10 parte del Estado de Nuevo Méjico a la producción de algas
    • Definimos como foto-biorreactor a un sistema capaz de generar la fotosíntesis de las clorofilas existentes en los microorganismos, tales como las microalgas marinas, tanto para propósitos de investigación, como para la obtención de biocombustibles alternativos.
    • En contra de lo que hasta hace poco tiempo se podía estimar, el mar puede representar una fuente inagotable de energía en forma de combustible líquido sustitutivo del petróleo, denominado “biodiesel marino”, o “biodiesel de algas”. Efectivamente, según las más recientes investigaciones en biología marina, se estima que la reserva energética de la humanidad puede encontrarse en los océanos. Ya hace casi 150 años, Leo Lesquerox (considerado el padre de la paleobotánica), afirmó que el petróleo de Pennsylvania se había originado a partir de la fosilización de las algas marinas. Actualmente, la obtención de biodiesel a partir de las algas marinas es ya una realidad. De hecho cada vez existen más países que disponen de extensos cultivos de algas dedicados a la obtención del preciado “oro verde” a escala industrial.
    • Para producir algas marinas, se necesitan los siguientes componentes esenciales: radiación solar, agua, anhídrido carbónico, algún nutriente y unos aparatos denominados fotobiorreactores. Con las algas así producidas se obtiene un biodiesel, que además de consumir CO2 (en lugar de producirlo), puede hacer que los agricultores vuelvan a dedicar sus cultivos a la alimentación, en lugar de volcarse indiscriminadamente en la producción de biodiesel agrícola, como está sucediendo en la actualidad. Como ejemplo comparativo, podemos decir que existen algas unicelulares capaces de producir 130.000 litros de biodiesel por hectárea, mientras que si se cultivase la misma superficie con girasol, solo se obtendrían 500 litros. Por ello, las algas son la única fuente de biodiesel capaz de sustituir al petróleo.
    • CCI fabrica bajo proyecto diversos tipos de fotobiorreactores de laboratorio para investigación de crecimiento de algas a escala piloto, basados en: Tubos de estructura macromolecular de diferentes diámetros y longitudes. Tubos de vidrio pyrex, de diferentes diámetros y longitudes. Cámaras de placas macromoleculares de diversas capacidades. Cámaras de vidrio templado de diversas capacidades. Etc. Los fotobiorreactores fabricados por CCI pueden ser instalados bajo condiciones ambientales externas, unidades móviles de diferentes capacidades, o en cámaras climáticas de simulación controlada. Con los fotobiorreactores diseñados por CCI, es posible investigar el rendimiento productivo de los cultivos en las condiciones climatológicas existentes en las diversas regiones de la Tierra y en las diferentes estaciones del año, sin necesidad de realizar costosos desplazamientos. Con ello es posible determinar a escala de laboratorio la posible producción estimada en cada región geográfica del planeta.
    • En todos los casos la radiación lumínica fotosintéticamente activa, basada en tecnología optoelectrónica de larga vida (hasta 100.000 horas), es equivalente a la emitida por el sol, proporcionando una energía radiante de valor medio hasta 1.000 W/m2 por segundo, regulable en intensidad.
    • "Las algas producen un aceite natural que en ciertos casos de alto rendimiento llega al 75 por ciento (de la planta), se puede cosechar y procesar para hacer biocrudo que se puede refinar para hacer turbosina para aviones y gasolina", señala un reporte de la consultora de nuevas tecnologías Tribology and Lubrication Technology. "La parte de las algas que producen más carbohidratos y menos aceite se puede procesar y fermentar para producir etanol y los residuos de estos procesos se pueden usar como proteínas en alimento animal", detalla el reporte. Esta consultora, en su reporte "Alga: el nuevo biocombustible", destaca cómo compañías en Estados Unidos, España, Portugal, Israel, Canadá, Holanda y Nueva Zelanda están listas para lanzar al mercado mundial a gran escala la nueva ge neración de biocombustibles fabricados con base en las algas marinas. El hecho de que las algas no formen parte de la dieta humana, explica el análisis, impide que su disposición genere un conflicto de incremento de precios derivado de la escasez para consumo humano. De acuerdo con este reporte, existe otra gran ventaja en el uso de algas, y es que su rendimiento en producción de biodiesel es unas 300 veces superior al que se alcanza con soya y unas 25 veces al que se consigue con palma.
    • A ello hay que añadir, destaca, el tiempo récord de crecimiento de las algas, que es sólo de unos pocos días, lo que contrasta con los tiempos de crecimiento mucho más largos de las plantas oleaginosas. Las algas son organismos acuáticos que capturan luz solar y el bióxido de carbono para hacer la fotosíntesis y así producir su energía, y además producir aceites vegetales que se pueden transformar en biodiesel. Pero, al contrario que la soya, azúcar o maíz usados para la producción de biocombustibles, las algas no necesitan extensos terrenos de cultivo, pueden crecer en casi cualquier espacio cerrado, y lo hacen de forma muy rápida, de este modo es que podrían desarrollarse en tanque en cualquier localización. Tantos avances ha logrado el uso de algas para fabricar biocombustible, que ya vuela alto. A inicios del año, un avión Boeing 737 de Continental Airlines utilizó en uno de sus motores una mezcla de biocombustibles con base en algas, en una demostración de la viabilidad en la industria aeronáutica y que, según sus organizadores, fue todo un éxito.
    • Aunque el gran rendimiento y el hecho de que su producción no encarecerá los alimentos ya son enormes ventajas en el uso de algas para crear biocombustibles, esta naciente industria tiene un as bajo la manga. De acuerdo con investigadores, las algas tienen la propiedad de absorber grandes cantidades de bióxido de carbono, por lo que su cultivo podría tener un impacto en la limpieza ambiental.
    • Impulsando proyectos renovables Argentina, subraya el portal SciDev.Net, en el marco de la Ley de Promoción de los Biocombustibles aprobada en 2006, tienen como proyecto cultivar cuatro especies de algas, invirtiendo para ello cerca de US$ 19 millones y con el que suponen, obtendrán alrededor de 240 mil toneladas de biodiésel. Precisa el sitio de noticias científicas, que incursionaron en el desarrollo de algas que crecen en aguas dulces y en aguas muy saladas y obtuvieron en el sur argentino de forma natural, ambos tipos. Actualmente están desarrollando métodos no sólo para extraer el aceite para el Biodiésel, sino también otros para la extracción de etanol por fermentación (bioetanol) y, por digestión anaeróbica, obtener CO2 (necesario para alimentar a las mismas algas) y metano (biogás). Ambiciosa meta México por su parte, especifica la Inter Press Service (IPS) y la Federación Internacional de Periodistas Ambientales (ICFJ), aspira producir para 2014 más de 946 millones de litros y para 2020, cerca de 3.800 millones de litros de biocombustible a base de algas en una planta de gran escala situada a 300 kilómetros de distancia de Estados Unidos, su principal cliente. Con una inversión de US$ 850 millones, esta laboriosa misión estará en manos de BioFields, quien afirmó que el etanol resultante podrá mezclarse con gasolina en distintas proporciones, reduciendo las emisiones de gases invernadero causadas por el transporte.
    • Encendiendo los motores Chile es el más nuevo en este transitar por las energías renovables. SciDev.Net reseña que con una inversión público-privada de US$ 31,6 millones, este país apostará por la investigación y el desarrollo de tecnologías con algas y estiman contar, en tres o cuatro años, con éstas como fuentes renovables de biocombustibles. Lance Ayrault de Biofiels, responsable de este proyecto, anunció que esperan “producir hasta 50 millones de galones de etanol al año, equivalente al 5% del total de gasolina que emplea Chile actualmente”. Pequeños estudios Costa Rica adelanta lo suyo, aunque de manera experimental, gracias a un grupo de estudiantes universitarios quienes investigaron una microalga marina mucho más productiva del género Chlorella, de la cual, a juicio de los jóvenes, se puede obtener hasta un 168% más de aceite utilizado en la fabricación de biocombustibles, que de la palma africana. Los resultados de este estudio revelan que una hectárea de palma produce por año 5.950 litros de aceite, mientras que de una hectárea de microalgas se puede extraer 100.000 litros en el mismo periodo. Algunos científicos Panameños están mostrando interés en el tema, más sin embargo no hay todavía ningún proyecto en marcha, dicho interés esta fundamentado en que los lagos que forman parte del Canal de Panamá, poseen grandes cantidades de algas que son en ocasiones problemas para los barcos que transitan El Canal y podría darse un uso productivo a este problema.
    • Toyota Pryus Los coches "movidos" por algas podrían no ser tan raros en los próximos años. Diversas empresas y equipos de investigación en todo el mundo proponen sistemas experimentales que extraen hidrógeno o aceite para biodiésel de estos organismos, y que incluso eliminan de paso el contaminante dióxido de carbono (CO2) emitido en las centrales eléctricas. No obstante, los científicos todavía tienen que hacer frente a diversos desafíos que permitan a estos biocombustibles basados en algas ser competitivos frente a los combustibles fósiles.
    • CONCLUSIONES •La reserva energética de la humanidad puede encontrarse en el océano. •El cultivo de algas puede tener un impacto en la limpieza ambiental. •Las algas son un grupo poco estudiado pero con muchos beneficios por descubrir. •A nivel mundial esta en aumento, y ya se esta valorando a este oro verde en materia de investigación .