Barreras para el desarrollo de la próxima generación de biocombustibles

El crecimiento actual de los vehículos eléctricos ha sido impulsado por la preocupación por el agotamiento de los combustibles fósiles y la necesidad de apoyar al planeta y a nuestro medio ambiente. Muchas de estas discusiones evitan claramente el punto de que la energía necesaria para los vehículos eléctricos proviene de la red eléctrica, normalmente alimentada por centrales de combustibles fósiles o nucleares. En lugar de ser una solución al uso de combustibles fósiles, los vehículos eléctricos prefieren dejar el problema de lado. Por lo tanto, existe un impulso para aumentar la presión y desarrollar una nueva generación de biocombustibles que superen estas cuestiones fundamentales.

Contenido

  • Es hora de los biocombustibles
  • Juego Generaciones Tradicionales
  • Biocombustibles modernos
  • Microalgas: Probabilidades y problemas
  • Hacia el futuro
  • ¿Qué es lo siguiente?

Hora de los biocarburantes

Barriers to the Development of Next Generation BiofuelsObstáculos al desarrollo de la próxima generación de biocarburantes. Fuente.

La respuesta obvia a esto es eliminar el uso de combustibles fósiles, y los biocombustibles ofrecen grandes posibilidades para hacerlo. Sin embargo, parece que han sido olvidados en la carrera por poner en marcha vehículos y sistemas eléctricos.

Los biocarburantes se derivan generalmente de materia vegetal que puede cultivarse y procesarse para crear biomasa. Esta biomasa puede ser utilizada para generar sustancias energéticas a través de la conversión bioquímica, térmica o química. Estos procesos de conversión pueden resultar en combustible utilizable, que puede venir en forma sólida, líquida o gaseosa. Típicamente, muchos tipos de combustibles alternativos se desarrollan a partir de una variedad de cultivos sostenibles como la caña de azúcar, el maíz y el sorgo dulce, un tipo de hierba cuyos tallos tienen un alto contenido de azúcar.

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Pero ha habido muchas críticas a la producción de biocombustibles, entre las que destaca el hecho de que el creciente terreno tomado para la producción de biocombustibles podría utilizarse para la producción de alimentos, y la producción de etanol de maíz es en realidad al menos tan intensiva en carbono como la de los combustibles fósiles.

Juego Generaciones Tradicionales

Los combustibles de primera generación son los que cultivamos y cosechamos ahora y transformamos la materia vegetal en biocombustibles mediante la fermentación de los azúcares o la trituración de los aceites grasos mediante transesterificación. Sin embargo, los problemas que plantea una posible crisis alimentaria y una producción sostenida de gases de efecto invernadero han llevado a los científicos a considerar más a fondo el desarrollo de los biocombustibles.

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Los biocombustibles de segunda generación utilizan biomasa lignocelulósica -materia vegetal seca- como materia prima, incluida la hierba de cambio y los subproductos agrícolas como los tallos de maíz. Utilizando microorganismos diseñados especialmente, la celulosa de la materia prima se descompone en azúcares simples y luego se fermenta para producir un biocombustible viable.

Si bien esto es menos problemático cuando se trata de ocuparse de zonas de cultivo de alimentos -gran parte de la materia prima son restos de la producción de alimentos-, la extracción de un combustible utilizable sigue siendo bastante intensiva. Por esta razón, existe un intenso interés en las próximas generaciones de biocombustibles.

Biocarburantes modernos

Barriers to the Development of Next Generation BiofuelsObstáculos al desarrollo de la próxima generación de biocarburantes. Fuente.

Se está trabajando mucho en el desarrollo de fuentes de biocombustibles que tengan un rendimiento mucho mayor que la materia prima actual, y este es el principal objetivo de los combustibles de tercera generación.

Mientras que la segunda generación está tratando de mejorar el proceso real de fabricación de combustible, los biocombustibles de tercera generación también buscan mejorar la materia prima. La atención se centra en el desarrollo de cultivos más oleaginosos que podrían aumentar enormemente el rendimiento. Los investigadores han mapeado los genomas del sorgo y el maíz, que pueden permitir el control de la producción natural de petróleo.

También hay pruebas avanzadas sobre el desarrollo de varias especies de algas como fuente de biocombustibles. La perspectiva de transformar las algas en combustible parece ser la solución al problema de las tierras de cultivo de alimentos que se utilizan como combustible, ya que las algas podrían cultivarse en zonas retiradas de la producción de los océanos o en laboratorios.

Microalgas: Probabilidades y problemas

Las primeras investigaciones han demostrado que las algas, en particular, son una fuente rica de biocombustibles, superando todo lo que tenemos actualmente en términos de producción. Los cultivos de soja cultivados específicamente para el uso de biocombustibles pueden crear alrededor de 2,5 barriles de biocombustible por hectárea y año, mientras que las algas tienen el potencial de crear entre 360 y 1500 barriles por hectárea y año.

Un elemento negativo clave en la extracción de biocarburantes de tercera generación a partir de algas es el procesamiento extensivo, como el desaguado, necesario para obtener el combustible, y el desarrollo de biocarburantes de cuarta generación trata de resolver este problema. Los futuros avances están dirigidos a mejorar el proceso de producción para simplificar la ruta de fabricación y aumentar el rendimiento. Hay una enorme cantidad de trabajo en curso en torno a la síntesis metabólica de las algas a través de técnicas fotosintéticas.

Hacia el futuro

Barriers to the Development of Next Generation BiofuelsObstáculos al desarrollo de la próxima generación de biocarburantes. Fuente.

Además, se están llevando a cabo trabajos avanzados para desarrollar microbios que absorberán dióxido de carbono y eliminarán azúcares, y ya se están realizando trabajos exploratorios sobre el uso de residuos agrícolas que contienen polisacáridos, o polisacáridos de algas.

Los investigadores están mirando más allá y ahora incluso están considerando la cuarta generación, que está diseñada no sólo para aumentar el rendimiento de la materia prima, sino también para ser negativa en términos de carbono.

Los biocarburantes de cuarta generación tienen potencial para una buena biodegradabilidad, y una reducción significativa del dióxido de carbono (de 10 a casi el 100%) y del monóxido de carbono (al menos del 25 al 30%) e incluso de las emisiones de partículas. Las primeras pruebas han demostrado que estos nuevos biocarburantes también tienen un alto valor de octanaje, lo que los hace más eficientes.

¿Qué sigue?

Todavía quedan numerosos retos técnicos por resolver antes de que estos sistemas se conviertan en realidad y estén disponibles comercialmente, pero con un mercado potencial enorme, hay muchas empresas e institutos de investigación interesados en ellos.

Se espera que en 2022 los biocombustibles representen alrededor del 8% del volumen mundial de petróleo para el transporte, lo que supone una importante invasión del mercado tradicional de combustibles fósiles y representa una industria con un potencial prometedor.

El creciente interés por los biocombustibles, junto con la cantidad de trabajo que se dedica a la ciencia y la infraestructura fundamentales, demuestra la importancia del tratamiento de estos combustibles. Mientras que muchos fabricantes de automóviles miran a la electricidad como un futuro de cadenas cinemáticas, es probable que haya un crecimiento en los automóviles especialmente desarrollados para funcionar con biocombustibles como una alternativa tanto a los coches eléctricos como a los modelos alimentados con combustibles fósiles.

Potencialmente, los biocombustibles podrían tener la capacidad de reemplazar completamente partes de la infraestructura de desarrollo energético que funcionan con combustibles fósiles una vez que se hayan desarrollado plenamente las opciones de tercera y cuarta generación. Por lo tanto, es posible que se conviertan en la principal fuente de energía para casi todo lo que manejamos.

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