La biomasa a líquido ( BTL o BMTL ) es un proceso multi-etapa de producir sintéticos de hidrocarburos combustibles hechos de biomasa a través de una ruta termoquímica. [1]
Procesos principales
Según un estudio realizado por el Departamento de Agricultura y el Departamento de Energía de EE. UU. , Estados Unidos puede producir al menos 1.300 millones de toneladas de biomasa celulósica cada año sin disminuir la cantidad de biomasa necesaria para nuestros alimentos, piensos o exportaciones. [2]
Proceso de Fischer-Tropsch
El proceso Fischer-Tropsch se utiliza para producir combustibles sintéticos a partir de biomasa gasificada . El material carbonoso se gasifica y el gas se procesa para producir gas de síntesis purificado (una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno ). El Fischer-Tropsch polimeriza el gas de síntesis en hidrocarburos de la gama diesel . Si bien la producción de biodiésel y bioetanol hasta ahora solo utiliza partes de una planta , es decir , aceite , azúcar , almidón o celulosa , la producción de BtL puede gasificar y utilizar toda la planta.
Pirólisis flash
Pirólisis instantánea: produce bioaceite (aceite de pirólisis ), carbón y gas a temperaturas entre 350 y 550 ° C y tiempos de residencia <1 segundo (también llamada pirólisis anhidra).
Pirólisis rápida catalítica
La pirólisis rápida catalítica es un proceso rápido en el que la celulosa se descompone en un biocombustible líquido. En este enfoque, la celulosa se calienta a 500 grados Celsius en menos de un segundo en una cámara para romper las moléculas. El catalizador forma reacciones químicas que eliminan los enlaces de oxígeno y forman anillos de carbono . Después de que tiene lugar la reacción, se forma gasolina junto con agua, dióxido de carbono y monóxido de carbono . [2]
Tratamiento AFEX
En el proceso de pretratamiento de expansión / explosión de fibra de amoníaco (AFEX), se usa amoníaco 15 M concentrado en caliente para descomponer las moléculas de azúcar, celulosa y hemicelulosa de manera significativamente más eficiente que las enzimas. El resultado es una menor degradación de la biomasa con altos rendimientos. [3] AFEX generalmente se realiza en un solo paso, lo que lo hace más eficiente que otros procesos.
Despolimerización catalítica
La despolimerización catalítica es el uso de calor y catalizadores para separar el combustible diesel utilizable de los desechos de hidrocarburos .
Centro Regional de Procesamiento de Biomasa
El Centro Regional de Procesamiento de Biomasa es un lugar conceptual donde la biomasa tratada con AFEX puede ir a biorrefinerías, granjas y bosques, y comederos de animales. Esto mejorará el valor de la biomasa celulósica para los animales y la producción de biocombustibles . Esto reducirá la densidad de la biomasa para facilitar el transporte, simplificará los problemas contractuales y aumentará el uso de la tierra para biocombustibles.
El proceso utiliza toda la planta para mejorar el balance de dióxido de carbono y aumentar el rendimiento.
Hierbas de energía potencial
El combustible de los pastos energéticos puede denominarse grassoline .
Switchgrass
Switchgrass es un racimo nativo de América del Norte que crece naturalmente en climas cálidos con una amplia capacidad de adaptación y fácil germinación , lo que permite que el switchgrass crezca más rápido; sin embargo, tiene un rendimiento relativo bajo en comparación con otros cultivos energéticos [4]
Sorgo
El sorgo se cultiva en climas más cálidos, principalmente en las regiones tropicales. El sorgo tiene el potencial de ser una hierba energética porque requiere poca agua y puede dar un gran rendimiento. El sorgo , sin embargo, es anual, es difícil de establecer en un área y requiere una gran cantidad de fertilizantes y pesticidas. [4]
Miscanthus
Las especies de Miscanthus son nativas de las regiones tropicales de África y el sur de Asia. El miscanto puede crecer hasta 3,5 metros de altura y se ha probado como biocombustible desde la década de 1980. Los beneficios de usar Miscanthus son que puede vivir más de dos años y requiere pocos insumos, eliminando la necesidad de riego adicional, fertilizantes y pesticidas. Los problemas con Miscanthus surgen del tiempo que lleva establecerse en un área. [4]
Caña de azúcar
La caña de azúcar crece en tierras irrigadas de los trópicos y subtrópicos que pueden producir 15 kg de biomasa por metro cuadrado de área. También es adecuado para BtL ya que su jugo extraído se usa para producir etanol por métodos tradicionales y también su biomasa restante (bagazo, hojas, brotes, etc.) se puede convertir en etanol o metanol neutro en carbonosometiéndolo a pirólisis y gasificación . El biocarbón también se puede producir para el secuestro de carbono a fin de compensar las emisiones de carbono de los combustibles fósiles o reducirla concentración de gasCO 2 en la atmósfera. [5]
Existe un enorme potencial para cultivar caña de azúcar, etc., mediante la conversión de vastas tierras desérticas (que superan los 10 millones de km 2 ) en todos los continentes en tierras de regadío. Es posible aprovechar el agua de los ríos cercanos, que actualmente se unen al mar sin ser utilizada, con los embalses costeros de agua dulce y los canales de elevación asociados. La disponibilidad de biomasa debe mejorarse en muchos aspectos para satisfacer las necesidades últimas de combustibles / productos químicos carbonosos neutros en carbono (junto con electricidad renovable) y secuestro de carbono para reducir la concentración de gas CO 2 en la atmósfera a niveles seguros.
Costo del cambio
El costo de los pastos energéticos dependería de qué tan rápido crezcan los pastos. [2] También será necesario un cambio en los automóviles para que sean compatibles con el biocombustible resultante . Se necesitaría una inversión estimada de más de $ 325 mil millones (base de 2008) para construir biofábricas capaces de producir los 65 mil millones de galones de biocombustible necesarios para cumplir con las metas nacionales de 2030. [6]
Ver también
- Bioconversión de biomasa a combustibles mixtos de alcohol
- Bioenergía
- Biocombustible
- Biolíquidos
- Biomasa
- Gasificación de biomasa
- Sistemas de calefacción de biomasa
- Bioproducto
- Biorrefinería
- Etanol celulósico
- Carbón a líquido
- Combustible DMF
- Gas a líquido
- Gasificación
- NExBTL: a pesar del nombre BtL, la materia prima es aceite vegetal , no plantas enteras.
- Cultivos no alimentarios
- Energía renovable
- Energía sostenible
- Combustible sintético
- Despolimerización térmica
- Refino de aceite vegetal
- Combustible de madera
Referencias
- ^ "Biomasa a término líquido" . Archivado desde el original el 13 de mayo de 2017 . Consultado el 28 de agosto de 2016 .
- ^ a b c George W. Huber y Bruce E. Dale (julio de 2009). "Grassoline en la bomba" . Scientific American . doi : 10.1038 / scientificamerican0709-52 .
- ^ Dale, Bruce E. "El proceso de pretratamiento AFEX puede reducir el costo del etanol celulósico" .
- ^ a b c Dale, Bruce E. "GRASSOLINE EN SU TANQUE: POR QUÉ EL ETANOL CELULÓSICO ESTÁ MÁS CERCANO DE LO QUE USTED PIENSA" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 13 de noviembre de 2013 . Consultado el 11 de noviembre de 2013 . CS1 maint: parámetro desalentado ( enlace )
- ^ "Futuro de la economía de la biomasa en la India neutral en carbono" . Consultado el 19 de diciembre de 2020 .
- ^ Dale, BE (2008). "Grassoline en su tanque: mitos y realidades sobre los biocombustibles". Microscopía y Microanálisis . 14 : 1484-1485. doi : 10.1017 / s1431927608088764 .
- Khodakov, Andrei Y .; Chu, Wei; Fongarland, Pascal (2007). "Avances en el desarrollo de nuevos catalizadores de cobalto Fischer-Tropsch para la síntesis de hidrocarburos de cadena larga y combustibles limpios". Revisiones químicas . 107 (5): 1692-1744. doi : 10.1021 / cr050972v . PMID 17488058 .
enlaces externos
- EUROBIOREF: Diseño europeo integrado de biorrefinería multinivel para el procesamiento sostenible de biomasa
- SWAFEA: forma sostenible de combustibles alternativos y energía para la aviación
- "El diésel sintético puede desempeñar un papel importante como combustible renovable en Alemania" en el sitio web de USDA FAS
- Hidrólisis enzimática en el sitio web de DOE EERE
- Artículo de NSF sobre el trabajo de Huber y otros hacia el combustible basado en plantas