{{{sourceTextContent.title}}}

Combustibles biológicos algáceos: ¿Más cercano a continuidad?

{{{sourceTextContent.subTitle}}}

Investigación sobre los combustibles biológicos algáceos financiados por el Ministerio de los E.E.U.U. de Energía.

{{{sourceTextContent.description}}}

Para abordar las preocupaciones conducidas por las emisiones del dióxido de carbono (CO2), los comandantes químicos están utilizando tecnologías de la ingeniería del bioprocedimiento para convertir fuentes de carbón en nuevas formas de la energía.

Actualmente, los materiales orgánicos tienen gusto de las plantas, de la basura agrícola, de los residuos de bosque, de los microbios y de otras fuentes sabidos de otra manera mientras que la biomasa se está transformando en combustibles biológicos útiles tales como combustibles del metano o del transporte: etanol y biodiesel para hacer frente a metas ambientales de la continuidad. Para animar esos esfuerzos, el Ministerio de los E.E.U.U. de Energía anunció recientemente un fondo $25 millones para la investigación del combustible biológico con una blanco: para conducir abajo del coste de combustibles biológicos algáceo-derivados debajo de $5 por el galón de la gasolina equivalente (GGE) durante los cinco años próximos.

Los combustibles biológicos están partidos en cuatro generaciones basadas en su fuente de la biomasa. La primera generación se produce de los cultivos de plantas comestibles tales como azúcares y aceites vegetales. Segundo (también conocido como combustibles biológicos avanzados) se genera de cosechas no alimenticias como basura agrícola y biomasa lignocelulósica.

Sobre todo, los combustibles biológicos de la segunda generación fueron desarrollados para terminar el dilema del alimento-contra-combustible. Los combustibles biológicos de tercera generación son las algas basadas y los materiales de cuarta generación de la biomasa de las aplicaciones que han absorbido el CO2 mientras que crecen. Se dirige esta generación produciendo energía sostenible mientras que captura y almacena el CO2.

Proyector en algas

Las algas, o más correctamente, las microalgas, han estado consiguiendo mucha atención de la industria, de la academia y de los gobiernos debido a su potencial de producción; específicamente, su capacidad de multiplicar varias veces al día bajo condiciones ambientales correctas.

Con respecto a la materia de base de la planta, las microalgas ofrecen varias ventajas en captura del CO2 y la generación del bio-aceite: alta fotosíntesis y eficacias de conversión solares, tarifas de producción rápidas de la biomasa, no-competitividad con el mercado del alimento, capacidad de producir una gama diversa de materia de base del combustible biológico y la capacidad de florecer en una variedad de ecosistemas.

Las microalgas se pueden cultivar en sistemas abiertos o cerrados, con los sistemas abiertos como los lagos o las alcantarillas de la charca más fácilmente escalables para la producción que sistemas cerrados, tales como photobioreactors (PBRs). Las charcas abiertas en grande son relativamente más baratas construir y fácil funcionar, pero hay siempre ediciones con temperatura del agua, la difusión del CO2 a la atmósfera, pérdidas del vapor y riesgo de la contaminación. Debido a estas desventajas, mucha atención se ha dado PBRs cerrado para proporcionar un ambiente regulado y controlado de la cultivación y un riesgo reducido de la contaminación.

¿Además de PBRs y de alcantarillas de la charca, la cultivación heterotrópica en fermentadoras cerradas es otra tecnología viable según 2011 SU informe sobre? ¿Economía de combustibles biológicos comerciales de algas? por SU analista senior Sudeep Vaswani. En el estudio, los tres procesos fueron comparados mientras que tomaban los costes fijos y variables junto con la inversión de capitales cuestan en consideración. ¿El método heterotrópico fue descrito como? ¿absolutamente prometedor? por Vaswani, debido a tener alta productividad y el coste de capital más bajo.

Aparte de las microalgas, el cyanobacteria puede también convertir el dióxido de carbono a la energía. Recientemente, el cyanobacteria dirigido ha estado chispeando interés como catalizadores para la conversión directa del CO2 en compuestos reducidos del combustible. Sin embargo, jugarlo la caja fuerte, las microalgas parece como la mejor opción según el investigador Michael K. Danquah, tecnologías de un bioprocedimiento expertas de la universidad de Curtin.

¿? ¿Las microalgas tienen una mejor eficacia fotosintética y son más resistentes a diversos ambientes del crecimiento que cyanobacteria? él dice. ¿? ¿El Cyanobacteria puede también producir los productos bioquímicos tóxicos que podrían ser peligrosos al ambiente.?

¿Ninguna ventaja clara?

En 2013 SUS noticias de portada químicas de la semana en la biotecnología industrial, BASF seguían siendo neutrales con respecto a la posición del fósil y de fuentes de energía renovable, decir: ¿? No hay ventajas o desventajas netas a las materias primas fósil-basadas o reanudables usar por sí mismo. ¿Es el mejor decidir caso por caso, tomando en cuenta preocupaciones ambientales, rentabilidad e impacto social sobre el ciclo vital de producto entero.?

¿Muchos comparten la BASF? perspectiva de s en fuentes de energía. Una variedad de iniciativas de la investigación están en curso probar la viabilidad de combustibles biológicos no apenas ambientalmente, sino económicamente y social también. Por ejemplo, la colaboración sintética de la Genómica-ExxonMobil (XOM) es identificación dirigida y desarrollar de tensiones de las microalgas que se pueden utilizar para producir los combustibles del transporte en volúmenes grandes con el promesa de vueltas económicas. XOM asignó $600 millones a este proyecto de investigación. Otra alianza pionera está por el grupo de Linde y la energía del zafiro para el desarrollo de un sistema de gestión rentable en apoyo de comercial, actividades del CO2 de la cultivación de las microalgas de la abrir-charca.

Aparte de empresas conjuntas y de colaboraciones, los sistemas de la cultivación de las microalgas del prototipo son funcionando hoy. Los recintos costa afuera de la membrana para la iniciativa cada vez mayor de las algas (OMEGA) del científico Jonathon Trent de la NASA utilizan un método innovador con un concepto simple: deje las microalgas utilizar energía solar y conseguir los alimentos deseados de las aguas residuales y del CO2 para producir la biomasa aceite-rica que se puede transformar en combustibles biológicos.

En 2013, la Comisión de la energía de California (la CCE) publicó un informe sobre el proyecto de OMEGA que contorneaba resultados de instalaciones de investigación en San Francisco y Santa Cruz. Según Trent, más resultados en la recuperación tecnoeconómica del análisis y de las aguas residuales como agua potable (Desalgae) serán publicados pronto.

De acuerdo con datos disponibles, el sistema de OMEGA mide para arriba bien a otros sistemas de la cultivación de las microalgas mientras que disminuye utilización del suelo, utiliza las aguas residuales, participa en la captura y el secuestro (CCS) del carbón y proporciona una plataforma costa afuera de múltiples funciones.

Desafíos de la llave

¿? ¿La economía de la producción de combustibles biológicos es en gran medida el factor principal que obstaculiza su viabilidad comercial? Danquah dice. ¿? ¿Las tecnologías de producción de procesos actuales, aunque puede ser ambientalmente sostenible, todavía no son económicamente competitivo en comparación con los combustibles del petróleo.?

Según el Ministerio de los E.E.U.U. de Energía, los combustibles biológicos algáceos producidos en la escala con tecnología actual serían tasados en $8 o más por galón, más arriba que los $4 por el precio del galón para el aceite de soja. La baja del coste de combustibles biológicos algáceos es vital a la viabilidad económica, y eso se puede lograr con la investigación y desarrollo coordinada (actividades de R&D) durante la década próxima.

Las barricadas ingeniería-relacionadas metabólicas existen también. Por ejemplo, los flujos del carbón del substrato (la materia actuaba sobre por una enzima) pueden dispersarse en un sistema metabólico complejo. El otro tema es la escasez de fuente del trifosfato de adenosina (ATP). Generalmente, los anfitriones microbianos oxidan un segmento grande del substrato para crear el hidrógeno del fosfato del dinucleótido de adenina del ATP y de niconamida (NADPH) para la activación de la síntesis del combustible biológico. Ambos, el ATP y NADPH son necesarios para el mantenimiento de la célula. Por otra parte, las restricciones de la transferencia total en biorreactores grandes pueden llevar a las condiciones heterogéneas del crecimiento y a las fluctuaciones micro-ambientales que traerán en tensiones metabólicas e inestabilidad genética.

La estabilidad de variedades de células metabólico dirigidas bajo ambientes cambiantes del crecimiento es también un tema importante según Danquah.

Pasos siguientes

El Departamento de Energía de los E.E.U.U. está dando prioridad a necesidades del R&D hacia la realización de la comercialización de las microalgas centrándose en cuatro áreas de investigación. Primero, es la biología algácea básica para cubrir los asuntos relacionados con la genética, las herramientas de la mejora de la tensión, la conversión solar, la bioquímica y la productividad del lípido. En segundo lugar, es la investigación de proceso para explorar opciones del diseño y de la ingeniería de sistema. Tercero, está la escala de la producción y del proceso integrado hasta fuente del CO2 de la dirección, las tecnologías de la cosecha y de la extracción, conformidad con estándares de ASTM y mantenimiento de largo plazo. El cuarto campo de investigación se centra en análisis económico para evaluar viabilidad comercial.

Otro asunto de investigación algáceo de la biología podía centrarse en el biosequestration microbiano. ¿Como Danquah dice? ¿los avances recientes en el carbón que recicla para el desarrollo del combustible biológico se relacionan sobre todo con el biosequestration microbiano del dióxido de carbono y de la transformación posterior para convertir la biomasa a los combustibles biológicos.?

Para aumentar la viabilidad del sistema de OMEGA, Trent y sus co-researchers están tratando el fondo triple (3BL) impacto. Esto cubrirá aspectos medioambientales como la producción del combustible biológico como alternativa a los combustibles fósiles, reducción del calentamiento del planeta vía captura del carbón, reutilización de las aguas residuales y tratamiento y biodiversidad costera creciente; ediciones sociales como posibilidades de empleo mejoradas y no-competitividad con otras industrias tales como generación de la energía agrícola y alternativa; y ediciones económicas como la producción energética y la rentabilidad de la inversión económica basadas en el análisis de la techno-viabilidad.

¿Danquah conviene con OMEGA? ¿análisis de s 3BL, decir? ¿la innovación 3BL-focused con el R&D riguroso es necesaria para que las tecnologías más económicamente competitivas sean convertidas.?