universidad politecnica de zacatecas
seminario de energia en biomasa
EL PRESENTE ESCRITO ES UNA INTERPRETACION DEL ARTICULO LOS BIOCOMBUSTIBLES Y EL CONCEPTO DE BIORREFINERIA CUYA REFERENCIA SE MUESTRA AL FINAL DEL DOCUMENTO, SE REALIZO EL BLOG CON FINES DE DIVULGACION
Taylor Gail, Sciences Biological of school, centre Research Energy UK and Southampton of university, East Crescent Bassett,7PX SO16 Southaampton, UK
Alumno que leyó el articulo: Rodrigo Ramirez Trejo
Resumen
Los combustibles líquidos se
pueden hacer mediante el refinado de una amplia gama de materiales de biomasa,
incluyendo el aceite rico en azúcar y ricos cultivos tales como la colza y la
remolacha azucarera, la biomasa que se compone principalmente de las paredes
celulares de la planta (segundo lignocelulosa generación), macro-alga y
micro-alga, o material que ahora serían descartados como residuos. Esto puede
incluir animales bi-productos y residuos de madera y otros recursos. En el mediano
plazo, célula de la planta (lignocelulósica) este material es probable que sea
favorecido como el material de alimentación para biorrefinerías debido su
disponibilidad. El Reino Unido puede hacer uso de un número de estas opciones
debido a la disponibilidad agrícola que tiene.
Introducion
La tecnología de mejora de estos materiales es
bien conocida. Los posibles resultados son el biodiésel y Bioetanol, ambos de
los cuales puede ser utilizado como combustible para el transporte. Otros
posibles productos incluyen hidrógeno, Polímeros y una amplia gama de productos
químicos de valor añadido, haciendo de esta tecnología importante Petroquímica
en el mundo. Biorefinerías podría utilizar la cogeneración para producir
electricidad. Este documento identifica una Rango de prioridades de
investigación y desarrollo que deben cumplirse si esta oportunidad se aproveche
al máximo.
1.Background
Los biocombustibles líquidos
proporcionan una de las pocas opciones de combustible fósil Sustitución en el corto
y mediano plazo. Tienen la Potencial para ofrecer tanto ahorro de gases de efecto
invernadero, la energía y seguridad. Sin embargo, en el momento de
escribir a mediados de 2008, se informó sobre el aumento de los precios de los
alimentos y también sobre el cultivo de la primera
generación de biocombustibles la cual fue considerada como pobre y ha sido cuestionado ampliamente a nivel global
por (Agencia de Combustibles Renovables, Gallagher Review (http://www.dft.gov. Entre otras preocupaciones
sobre el desplazamiento de la tierra también han sido identificado
(Searchingeretal., 2008) y han dado lugar a un pull-back para el Reino Unido y
la política de la UE de la implementación de biocombustibles (UE, 2008).
Los biocombustibles líquidos
pueden hacer una variedad de fuentes de biomasa A través de una serie de rutas
de conversión. Otro tipo de combustible que puede utilizarse para transporte puede ser producido, en el futuro tal vez utilizando micro-algas
para el suministro de materia prima (Carlssonetal., EPOBIO, 2007). Los
productos actuales incluyen el bioetanol, biodiesel y otros bio-productos a
base tales como el biobutanol y podrían emplearse para combustible de aviación.
Las materias primas son a base de aceite
cultivos tales como la colza, que se utiliza para la producción de biodiesel, y
base de azúcar y almidón de cultivos como la remolacha azucarera y la caña de
azúcar, que se utilizan para la producción de bioetanol. tales cultivos que tienen
un uso alimentario se refieren a menudo como la "primera generación" de
cultivos de bioenergia. Toda la biomasa lignocelulósica (biomasa, que es en su
mayoría de planta paredes celulares que tienen un alto contenido de carbono) se
pueden convertir a los combustibles líquidos a través de procesos biológicos
(esterificación y fermentación) o a través de rutas termoquímicos como pyr-olysis.
Tales cultivos bioenergéticos específicos sin el uso de alimentos son a menudo conoce
como cultivos bioenergéticos "segunda generación". El hidrógeno también se puede producir a partir de biomasa, pero
esto se encuentra todavía en
investigación
La complejidad de estas
cadenas de suministro puede obstaculizar la desarrollo de biocombustibles, pero
también puede ser ventajoso para el Reino Unido como muchos productos podrían surgir de los pequeños terrenos
agrícolas de reino unido.
Como parte de una amplia gama
de medidas en respuesta a los inter- acuerdos internacionales para reducir las
emisiones de gases de efecto invernadero, los La Comisión Europea ha
introducido la Directiva sobre biocarburantes, a que el Reino Unido se ha
comprometido: el transporte de combustible renovable Obligación (RTFO) El Reino Unido se está moviendo hacia el
desarrollo del transporte biocarburantes con el objetivo de sustituir el 5,75
por ciento en volumen de combustibles derivados del petróleo pero recientes
preocupaciones sobre la sostenibilidad han resultado en una re-análisis y
evaluación de este objetivo, que ahora se considera. Apropiado para 2014, con
un análisis más detallado de la meta de 2020 de 10% Los biocombustibles
líquidos en ese momento. Objetivos futuros de suministro de biocombustibles también
dependerá del desarrollo de un marco de sostenibilidad con la probabilidad de
que los gases de efecto invernadero (GEI) lleguen a un 45% la reducción de las emisiones de gases de
efecto invernadero con respecto a los combustibles fósiles. Se ha estimado que
la demanda de combustible líquido en el Reino Unido en 2010 será 44,5 millones toneladas,
lo que requiere 2,56 millones de toneladas de biocombustibles en ese momento
para satisfacer la RTFO hará un ahorro de carbono de aproximadamente 2 millones
toneladas. Estos objetivos dependerán de
la reducción neta de gases de efecto invernadero.
En el mercado internacional,
el biodiesel (obtenido comercialmente a partir de aceites vegetales o de otras
plantas) y el bioetanol (derivado de la fermentación del almidón o cultivos de
azúcar) dominan la alternativa renovable
técnicamente factible y comercializacion fuentes de combustible. El biodiesel
también puede derivarse de grasas animales, grasas y sebo, que de otra forma
podrian ser eliminados como residuos.
El Reino Unido ha
experimentado considerable de la industria "pull" en el área de biocombustibles
en el último año, a raíz de la introducción de la directiva sobre
biocarburantes. También es evidente que el Elevado precio actual del petróleo
(en el momento de la escritura en 2008) y el Probabilidad percibida de su continua
tiene un marcado efecto en el desarrollo de una industria de biocombustibles.
Bauen (2005) demostraron que los biocombustibles comienza a ser económicamente competitiva
frente a $ 65 por barril de petróleo, incluso sin tener en cuenta el los beneficios que proporciona al medio
ambiente en comparación con combustibles
fosiles. Un análisis de los recursos de biomasa Reino Unido adecuado para producción
de bioenergía líquido se da en la Tabla 1.
Las actuales prácticas
agrícolas en el Reino Unido sugieren que la principal las fuentes de biocombustibles
líquidos en el futuro cercano será bioetanol Derivado del grano de trigo y
remolacha azucarera, combinado con biodiesel A partir de colza y productos de
petróleo de desecho. Para los cultivos dedicados sistemas, este análisis revela
que aproximadamente un millón
hectáreas de tierras agrícolas
estarían obligados a cumplir con el Objetivo 2010 de biocombustibles para el
Reino Unido, más del doble del área Dedicada a la producción de colza, y la
duplicación de la recuperación de trigo para bioetanol la. Tabla1 muestra que el equivalente de 800.000
toneladas de combustible fueron producidos a partir de granos de trigo y estos
son actualmente Exportados desde el Reino Unido.
tipos de cultivos
|
Haverst fraccion
|
Materia prima se
cultivan en 2004 (100ha)
|
porcentaje de
corriente
|
superficie de cultivo
|
millones de toneladas
de combustibles
|
aceite de semilla de
colaza
|
aceites de semillas
|
459
|
102
|
0.7
|
Trituración y
esterificación del aceite para biodiesel
|
trigo
|
paja
|
0
|
No se utiliza
actualmente para
|
0
|
Desglose, hidrólisis
y fermentación de
|
trigo
|
grano
|
346
|
21
|
0.8
|
lignocelulosa en
bioetanol
|
remolacha azucarera
|
azucar
|
202
|
202
|
0.83
|
Desglose, hidrólisis
y fermentación de
|
Residuos de aceite /
grasa
|
0
|
0
|
n se utiliza
actualmente biocombustibles
|
0.2
|
Desglose, hidrólisis
y fermentación de
|
Tabla 1
Resumen de la disponibilidad
de materia prima en el Reino Unido, el tratamiento de las vías de cumplir la
Directiva sobre biocarburantes 2010? (Turley et al., 2004)
2. Sostenibilidad
La Royal Society (2008) ha
publicado un resumen de la cuestiones relativas a la sostenibilidad de la
oferta de biocombustibles, así como la Cámara de los Comunes del Comité de
Auditoría (2008), informo que para hacer
frente a las relaciones entre los precios de los alimentos, la destrucción de
los ecosistemas, además afirmo que el
balance de carbono de bioetanol a partir de maíz puede ser peor que en el uso
de combustibles fósiles (Searchinger et al., 2008) una vez que los efectos
indirectos sobre el desplazamiento de la tierra son considerados. En la Reino
Unido, la Agencia de Combustibles Renovables encargó el Gallagher Revisión, que
se informó en junio de 2008.
Pagina (Www.dft.gov.uk/rfa/
Todos estos estudios han
puesto de relieve los beneficios de la segunda Generación de combustibles en
relación con la primera generación y también sugieren que los Biocombustibles
buenos y malos existen, en función de la energía
La Gallagher revisión sugiere que no debe haber cultivos bioenergéticos futuros que
deben ser Se cultivados en las tierras agrícolas, ya que podría desplazar a los
cultivos alimentarios a los ambientes prístinos donde otros servicios del
ecosistema pueden ser amenazados. El Suministro de biocombustibles en el Reino
Unido está regulada por la RFA Hasta el momento,
la sostenibilidad de este suministro se informa pero no ha sido regulada en gran
parte.
Se sugiere que la segunda
generación de cultivos energético como árboles y las hierbas aumenten en un
futuro ya que tienen un balance energético mejor que los cultivos alimentarios,
estos pueden ser cultivados en tierras las culaes no se utilizarían para
alimentos. aunque el desplazamiento puede seguir siendo un problema. Su impacto
ha sido examinado por análisis de la totalidad-del ciclo de vida desde el campo
al combustible,
3. Estado actual de la
investigación
Reino Unido biocombustibles
investigación es extremadamente fragmentado y limitado, pero experiencia
central para abordar algunos de los temas, destacan a continuación, es muy
bueno.
3.1-Biología de las plantas y
la protección de cultivos
Cualquier tecnología
disponible seria fundamental para aumentar el rendimiento de los cultivos por
unidad de tierra y los insumos, especialmente los fertilizantes es importante
la mejora de la planta un ejemplo seria aumentando el contenido de azúcar
o en el almidon el contenido de
proteínas. Reino unido tiene una buena experiencia en la protección de cultivos y la biología de las plantas pero esto solo
se aplica de manera limitada en sistemas de cultivos. Estas tecnologías de
modificación de genética y la biotecnología no transgénica puede provocar
futuras mejoras aunque la aceptación de esta tecnologías es todavía incierta..
Existe un considerable interés
en el uso de micro-y macro- algas (algas) como materia prima para biocombustibles,
pero la escala y comercialización de estos sistemas sigue siendo un reto. Aunque
no se han considerado a gran escala los impactos ambientales ya que no se ha
llevado a cabo en la actualidad. Nuevas enzimas de origen vegetal y una mejor
fermentación son ejemplos de que los procesos de producción de biocombustibles
pueden ser mejorados.
3,2. Microbiología industrial
Nuevas enzimas de origen
vegetal y una mejor fermentación son ejemplos de que los procesos de producción
de biocombustibles pueden ser mejorados.
Se tienen una buena
experiencia en microbiología, pero esta no se aplicados en la producción de
biocarburantes.
3,3. Los impactos ambientales
En el Reino Unido y Europa,
uno de los factores clave para la inversión en Los biocombustibles es el ambiental.
El cual es cumplir con el protocolo de kyoto asi como desarrollar una economía
baja en carbono.
Diferentes estudios describen el balance de
tecnologías de efecto invernadero de una variedad de los sistemas de bioenergía en cultivo. Se habla de
que el gas de efecto invernadero o los costos del
carbono son muy dependientes de lo que el cultivo de bioenergía podría
sustituir, los instrumentos de investigación ahora están disponibles para
analizar el completo análisis del ciclo vital estos deben estra en relación con
los avances políticos para asegurar el
medio ambiente.
3,4. Conversión de las
tecnologías
Tecnologías de ingeniería para
el bioetanol y el biodiésel son más o menos disponibles fuera de la plataforma.
Sin embargo, ineficiente y enzimas y
productos químicos caros están involucrados en estos procesos, y la mejora en ellos
forma la investigación Desarrollos e investigaciones para el futuro.
4. El cambio para 2050 y
más allá
La figura. 1. Una
biorrefinería conceptual con materias primas de lignocelulosa que se utiliza
para la lignina a la energía de combustión a través de proceso termoquímico, la
recuperación de pasta para papel gasificación de combustibles gaseosos y
tratamiento biológico de bioetanol. Otros combustibles también son posibles.
4.1 la necesidad futura paso de cambio '
A descubrimiento de toma de la
obra biorefinería
Si bien es técnicamente
posible cumplir el objetivo para el 2010 de biocombustible la Directiva
recursos de materias primas nacionales dice que es poco probable que este
objetivo se pueda cumplir debido a los actuales sistemas de cultivo. Parte del
problema es la rotación de cultivos, el espacio también es un factor limitante.
Para la azúcar y remolacha los planes actuales son suponer millones de
hectáreas de tierra disponibles la cual es considerada para hacer crecer los
cultivos bioenergéticos específicos de la biomasa para calor y energía aunque
ciertos análisis dicen que esto es poco probable que suceda. Por lo cual se
necesitaran importaciones de bioetanol y biodiesel lo cual ayudara a cumplir el
requisito que se pide. Es por esto que se dice que Reino unido cuenta con una
biomasa lignocelulósica esto quiere decir que es una mezcla intima de biomasa
vegetal que constituye la pared celular de un material complejo que consiste en
gran parte de lignina y la celulosa. En Reino unido están disponible hasta seis
millones de toneladas de residuos forestales cada año y de esta aproximadamente se recupera un
millón de toneladas y se utiliza hoy en dia en el (Departamento de Medio Ambiente, Alimentación
y Desarrollo Rural), también existen otros recursos lignocelulosicos
Como 200 000 toneladas al año
de paja de trigo los cuales están disponibles en biomasa. También en
biomasa lignocelulósica están los
cultivos leñosos en estos se incluyen arboles forestales de cultivo corto sauce
, el álamo y miscanthus hierba. A diferencia de los cultivos
convencionales tales como la colza estos cultivos son de baja intensidad de producion de gases de efecto invernadero y
otros beneficios ambientales. Todo el análisis en ellos es a favor de ellos ya
que estos tienen una mayor captación estacional de la energia solar, pueden producir
de nuevo biomasa sin la necesidad de inversión en estructuras tales como el
grano.
A pesar de estas cuestiones
las plantas son generalmente como parte de la
economía de la base biológica y asi volvernos menos dependientes del
petróleo. Las plantas son la última fuente en desarrollo sostenible renovable
BIOPRO-ductos y esto se extiende mucho más alla de usar a las plantas para
producir energía de alta calidad y bajo volumen de productos químicos. Pero el
material de alimentación básica para todos los biocombustibles de segunda
generación será lignocelulosa. Aunque
por el momento está en desarrollo la extracción de lignocelulósica ya que es demasiado difícil
extraer y procesar la lignocelulósica materias primas de forma eficiente,
existen varios cuellos de botella (figura 1)
4,2. Principales avances
científicos necesarios para trabajar en la biorefinería
Desafio es hacer un mejor uso
de la materia prima disponible. Las
paredes celulares de las plantas son la
lignina y la celulosa estas estructuras
están muy complejas y aun muy lejos de entender lo cual es fundamental
para su ultilizacion por lo cual se hara una investiagcion sobre la compresión construcción y desconstrucion
de las paredes celulares de las plantas. En relación con esto un desafío
científico clave es hacer las reacciones de hidrólisis y fermentación eficiente
y costo eficaz en gran escala.
Existen ciencias biológicas
fundamnetales las cuales deben ser usadas para desarrollar nuevas plantas con
características diferentes, los objetivos son de introducir una nueva
generación de plantas con mayor sostenibilidad, rendimiento y composición
alterada con alto contenido de lignina plantas de pisolisis y gasificación y
plantas de celulosa alta de bioetanol
la Probabilidad de que
ocurra: son de 5 a 10 años de fuertes inversiones en los EE.UU.; BP anunció su
nuevo Centro de Bioenergía que será financiado ya sea en l Reino Unido o en
EE.UU.
Desafío: será la mejora en
tecnologías para la evaluación de lignocellulose y procesos de descomposición,
transversales enfoques interdisciplinarios y nuevas tecnologías las cuales son necesarias
para visualizar las paredes celulares de las plantas, microbios los sistemas y
su funcionamiento. Los nuevos desarrollos informáticos
La probabilidad de que
esto ocurra: más especulativo será posiblemente en 10 años más.
Conclusiones
Principalmente en este artículo se mencionan
las mejoras de las plantas para la producción de biocombustible aunque se dice
que esto llevaran aproximadamente 10 años ya que es demasiada la investigación
que se tiene que hacer con respecto al mejoramiento de ciertas plantas, ya que
en estas se trata de mejorar su estructura, además menciona algunas ventajas
que tienen los biocombustibles producidos por estas plantas con respecto a los
combustibles fósiles.
1.-¿mediante que tipo materiales de biomasa se puede hacer el refinado de de combustibles liquidos?
2.-¿que es lo que sugiere la gallagher revisión?
3.-¿que es lo que dice la directiva de recursos y materias primas sobre el objetivo de cumplir con biocombustibles para el 2010?
Taylor Gail, Biofuels andthebiorefineryconcept Energy Policy 2008, 4406–4409
