Hay muchos países que de igual forma han puesto metas muy ambiciosas para reemplazar a los combustibles fósiles con biocombustibles en sus economías. Un ejemplo relevante sería la utilización de biocombustibles a base de materias primas arables (maíz, caña, aceite de soya o de palma). Si toda la superficie disponible para agricultura en EE.UU. fuese empleada para producir aceites vegetales para hacer biodiesel por ejemplo (1.7 millones de km2) solamente el 15% de los requerimientos anuales de diesel serían cubiertos (21 mil millones de galones) (Chen, Min, Et.Al).
He ahí dónde las microalgas se vuelven más competitivas y mucho más escalables para satisfacer la demanda de biocombustibles sustentables. Unos cuantos puntos pueden dejar en claro las ventajas que tienen:
- Tienen un potencial mucho más alto para producir aceites y lípidos que pueden ser convertidos a diferentes biocombustibles y productos de alto valor (1000 – 4000 galones/acre/año)
- Pueden crecer en diversos tipo de clima y agua (residual, salina o potable) y pueden secuestrar CO2 de distintas fuentes
- No compiten con la agricultura tradicional porque no son alimentos tradicionales ya que son cultivadas en estanques de agua o en foto-biorreactores en tierras no arables
- También, los aceites, biomas y lípidos que producen pueden ser la materia prima de suplementos alimenticios, cosméticos, productos químicos y lógicamente, biocombustibles como metano a través de la digestión anaerobia, bio-petrolio, biodiesel, bioetanol, etc
Los procesos de crecimiento de estás microalgas los abordaremos con detalle más adelante. Quiero hablarles más acerca de las posibilidades que se tienen para aprovechar los aceites, biomasa y lípidos de estos microorganismos que son pequeñas fábricas foto-sintéticas.
Lo más interesante de los procesos de conversión de microalgas a combustibles es la cantidad de posibilidades que existen por investigar y comercializar. Muchos de estos procesos también se están aplicando para la producción de energía a base de desechos y desperdicios orgánicos de biomasa.
Conversión Térmica:
La biomas producida por las microalgas, que pueden ser las células completas o los residuos de extracción, se pueden emplear como materia prima para la conversión térmica de los siguientes tipos:
1) Gasificación
2) Pirólisis
3) Licuefacción Hidrotermal y gasificación.
Estos procesos pueden producir gas de síntesis, bio-petrolio, bio-polioles y carbón vegetal (biochar). El gas de síntesis o el carbón vegetal se pueden utilizar como materia prima para producir electricidad o calor o ambos. La ventaja de estos procesos es su alta eficiencia.
Gasificación:
Durante la gasificación, la biomasa se convierte en un combustible compuesto de varios gases gracias a diferentes reacciones de oxidación parcial típicamente en un rango de 700°C y 100°C. La composición del mismo puede variar dependiendo de la materia prima que se use y del tipo de gasificador. Otra ventaja de esta tecnología es que ya es muy comercial y el costo de adaptarla a este tipo de biomasa a comparación de una tecnología más reciente debe de ser menor. La desventaja de esta tecnología y de la siguiente que voy a explicar es que la biomasa necesita estar relativamente seca y ese es el cuello de botella de la producción de micro-algas.
Pirólisis:
Pirólisis es otra conversión termoquímica en la que la biomasa se degrada para convertirse en bio-petroleo (bio-oil), gas de síntesis, o carbon vegetal (biochar) a una mediana temperatura (300-600°C) en la ausencia de oxígeno. La biomasa es calentada a través de una superficie o sobre arenas. La pirólisis convencional opera a temperaturas relativamente bajas y produce principalmente carbón vegetal. Normalmente toma temperaturas de 425°C a 650°C.
Licuefacción hidrotermal y gasificación:
La licuefacción hidrotermal se refiere a las reacciones de descomposición que tienen lugar en agua a alta temperatura y alta presión. Estás parámetros crean una condición de temperatura de agua súper crítica en la que la que estás reacciones químicas son altamente eficientes (Peterson AA, Vogel F, Et. Al).
Como comentamos previamente, este tipo de procesamiento puede ser muy benéfico para los productores de aceites y biomas de microalgas ya que no requieren que se deshidrate la misma algo que es el cuello de botella para los productores. En teoría se podría hacer una transasterificación in situ de los aceites de micro-algas del foto-biorreactor lo que bajaría dramáticamente los costos de producción con esta tecnología.
Uno de los retos principales de esta tecnología es mantener la tasa de transferencia de calor y de la residencia de la biomasa en el sistema de conversión ya que son cruciales. Estas reacciones se llevan a cabo en tiempos muy cortos.
Conclusiones:
Existen muchos retos para los profesionales que estamos en este campo. Sin embargo, la oportunidad de deserrollar procesos de producción de combustibles renovables es de sumo interés. Veremos cuales tecnologías de este tipo permiten llevar la producción de micro-algas a otro nivel el cual le permita a los productores ser competitivos con los combustibles fósiles.
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