Producción de ecocombustibles a partir de algas.
Se lleva mucho tiempo hablando del potencial de las algas para producir biocombustibles. Las algas son las grandes desconocidas entre los cultivos. A diferencia de los cultivos oleaginosos y cerealistas, las algas crecen rápidamente, muchas de ellas son increíblemente energéticas. Las cosechas de algas no compiten con terrenos para producción alimentaria y las aguas utilizadas para su cultivo pueden ser aguas salobres, no potables e incluso aguas residuales. En su crecimiento absorben una gran cantidad de CO2, podrían ubicarse cercanas a los grandes centros emisores de CO2, actuando como sumidero.
El gobierno de EE.UU considera estratégica esta línea de innovación y tiene todo un departamento de I+D trabajando en ello. Mazda está invirtiendo en ello. Honda las está utilizando para investigación y desarrollo de energia y coproductos. Algenol , AlgaEnergy y otros las cultivan y desarrollan. Euglena comenzó a producirlas para combustible biojet en su nueva planta de refinería de biocombustibles en Japón.
La lista es tan amplia que es difícil seguir las innovaciones y proyectos. ¿Por qué las algas están de nuevo en el debate?. A medida que las expectativas sobre determinados combustibles alternativos pierden fuerza es necesario buscar soluciones complementarias que ayuden a reemplazar las fuentes fósiles. Se trata de investigar y avanzar paso a paso sin cerrar las puertas a ninguna tecnología.
Los inicios en el automóvil
El primer vehículo del mundo impulsado por combustible de algas , el Algaeus, se presento en el 2009. Era un automóvil Prius híbrido enchufable que funcionaba con combustible a base de algas de Sapphire Energy. Algunos dicen que ese fue el comienzo.
Mazda habló recientemente de que las algas son una parte importante de su iniciativa «Sustainable Zoom-Zoom 2030». Su objetivo es simple: promover la adopción generalizada de biocombustibles a partir del crecimiento de microalgas y reducir sus emisiones de CO2 al 50 % respecto los niveles de 2010 para 2030 y al 90 % para 2050.
Mejorar la productividad y reducir los costos son fundamentales para la disponibilidad futura generalizada de biocombustibles de algas. Con ese fin, Mazda está prestando asistencia técnica para acelerar la investigación, tanto para la investigación del genoma de la Universidad de Hiroshima como para el estudio de la fisiología de las plantas del Instituto de Tecnología de Tokio.
Honda dispone de un proyecto en marcha de cultivo de algas en Ohio . Los líderes del proyecto de algas en Honda, Joel Agner , Daniel Sellars y Dan Wells sostienen que ‘vamos a cerrar el círculo’, el CO2 del edificio y de los bancos de prueba de motores se usa para cultivar algas que luego se pueden convertir en nueva energía y otros productos valiosos.
Esperan crear un sistema de algas modular para que lo empleen otros centros de Honda y hacerlo más automatizado para que pueda funcionar por sí solo. La cantidad cultivada ya se está duplicando día a día, las algas extraídas se están estudiando en la Universidad de Ohio para mejorar la productividad.
“Hemos encontrado todo tipo de otras tecnologías e ideas que podrían implementarse” dijo Sellars. “Esto es solo la punta del iceberg con esta tecnología”.
Incluso el gigante del petróleo y el gas, Exxon, dijo que podría producir 10.000 barriles diarios de biocombustible a partir de algas en unos pocos años. Están trabajando con Synthetic Genomics para ver si pueden producirlo a gran escala. Oliver Fetzer, director ejecutivo de Synthetic Genomics, dijo a Fast Company: “El objetivo aquí es llegar a un biocombustible sostenible y renovable que pueda ser competitivo en costos con el bombeo de petróleo del suelo, pero que pueda escalar a niveles que van mucho más allá de la demostración. niveles Vemos este paso como un paso muy importante en el camino hacia la escalabilidad”. En 2017 descubrieron que al ajustar un gen particular en una especie de algas, podían hacer que las algas produjeran el doble de energía que en la naturaleza y crecieran más rápido. Esto les cambió la perspectiva sobre las algas como materia prima para biocombustibles
“Diez mil barriles por día serían la escala mundial para los biocombustibles actuales”, dijo a Fast Company Vijay Swarup, vicepresidente de investigación y desarrollo de ExxonMobil Research and Engineering Company. Estan aprendiendo sobre los fundamentos de biología de las algas y ya ven su cultivo como escalable. El objetivo es llegar a los cientos de miles de barriles por día. “Si no pensáramos que esto iba a ser escalable, confiable, asequible y sostenible, entonces no estaríamos trabajando en ello. No estamos interesados en aplicaciones de nicho o aplicaciones adicionales. El camino aquí es llegar a esa gran escala”, afirmó Vijay Swarup.
Innovación y proyectos
Existen tres rugas para la producción directa de biocombustibles a partir de algas según el National Algal Biofuels Technology Roadmap
Ruta 1: Fermentación heterotrófica para producir Alcoholes. Las algas son capaces de producir etanol y otros alcoholes a través de la fermentación heterotrófica de almidón.
Ruta 2: Fermentación heterotrófica para producir Alcanos. De la misma manera que en el caso de los alcoholes, se pueden producir alcanos de manera directa mediante bacterias fotosintéticas mejoradas genéticamente que pueden producir y secretar diferentes tipos de alcanos en un proceso continuo.
Ruta 3: Biofotólisis para producir Hidrógeno. La biofotólisis es un proceso desencadenado por la luz en algunos sistemas biológicos que da como resultado la disociación del agua en oxígeno e hidrógeno moleculares.
Mazda, Honda y Exxon están trabajando en las alternativas para la producción de biocombustibles a partir de algas. Al elaborar este artículo nos hemos dado cuanta de la ingente bibliografía que podemos encontrar, apenas podemos seguir el ritmo de los últimos desarrollos de algas, especialmente en los círculos de investigación donde parece que todos los días se publica algo sobre mejoras y nos acercamos un paso más la producción comercial a gran escala.
Con $ 2 millones del Departamento de Energía de EE. UU., los investigadores de la Universidad de Michigan tienen como objetivo hacer realidad la promesa largamente esperada de las algas como fuente de biocombustible. Trabajarán con colegas de la Universidad de Penn State en un proyecto de tres años para realizar una evaluación de la mejor manera de cultivar algas y transformarlas en combustible.
Como se informó en NUU en septiembre, los científicos de la Universidad Estatal de Michigan encontraron una solución utilizando dos especies de algas marinas y hongos del suelo para mejorar la producción y la cosecha. El proyecto demostrativo es una plataforma de producción de biocombustibles que reduce los costos de la cosecha y aumenta la productividad. A través del programa piloto de tres años de PHYCO2 LLC alcanzaron un hito importante con la operación de su nuevo reactor de tecnología de producción de algas escalable. El reactor de algas PHYCO2 ha funcionado continuamente durante más de 7 meses. También se construyó y puso en servicio un nuevo reactor de 1.000 litros con un nuevo diseño que se basa en la investigación anterior. Se espera que tenga costos operativos más bajos, un diseño escalable y tasas de productividad más altas.
También en octubre, se informó que los investigadores de la Universidad Estatal de Colorado están liderando un proyecto de $ 2,1 millones que tiene como objetivo aumentar la producción de algas mediante la mejora de la utilización de dióxido de carbono. El proyecto de tres años es parte de un esfuerzo dirigido por la Oficina de Eficiencia Energética y Energía Renovable del Departamento de Energía para mejorar la competitividad de costos y la sostenibilidad ambiental de los combustibles y productos basados en microalgas. Los objetivos del proyecto incluyen 1) mejorar la entrega de CO2 a las algas y 2) mejorar el consumo de CO2 de las algas.
En Nueva Jersey, investigadores de la Universidad de Rutgers encontraron pistas sobre cómo la naturaleza puede modificar los genomas en una especie unicelular de algas verdes que sugieren formas en las que los científicos algún día podrían diseñar algas más robustas para que sirvan como biocombustibles y brinden otros beneficios en forma de coproductos.
Un futuro esperanzador
Todas estas noticias sobre algas nos muestran que es un momento de entusiasmo, de nuevos descubrimientos y formas cada vez mejores de utilizar las algas en el biorefino, para producir bioetanol y otros coproductos como cosméticos, alimentos, bioplásticos, productos químicos y más.
El hecho de que Mazda, Honda, Exxon y otros grandes actores del sector de la automoción y los combustibles estén prestando atención a las algas es más que esperanzador. Es una señal de que ven un futuro real con los combustibles a base de algas, y esto marca otro camino de innovación e inversión para una descarbonización tan necesaria.
Enlaces de interés
- Inteligencia artificial para predecir el potencial de las algas como biocombustible
- Bioethanol from Microalgal Biomass: A Promising Approach in Biorefinery
- Bioethanol production from microalgae polysaccharides
- Algae: Biomass to Biofuel.
- A review on cyanobacteria cultivation for carbohydrate-based biofuels: Cultivation aspects, polysaccharides accumulation strategies, and biofuels production scenarios.
- Microalgae starch: A promising raw material for the bioethanol production.
- Engineering grass biomass for sustainable and enhanced bioethanol production.
- Algal biomass conversion to bioethanol – a step-by-step assessment.