Biocombustibles avanzados: donde estámos?

1. Biocombustibles avanzados: donde estámos? Natasha K. Vidangos, Ph.D. Bureau of Energy and Natural Resources Departamento de Estado, EEUU

2. 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

3. 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

4. Resumen: R&D en EEUU

5. 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

6. 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

7. Materias primas: celulósico EPA Report Card, 2010 La celulosa Los azúcares Etanol/alcoholes • Dos métodos: • Bioquímico • Termoquímico • Gasificación • Pirólisis

8. 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

9. 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

10. 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

11. 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

12. 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

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

14. 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

15. 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

16. Pero estamos en el camino! Thank you!