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