miércoles, 19 de septiembre de 2012

De microalgas a biocombustibles: retos y oportunidades


Nunca ha habido tanto interés sobre las posibilidades de producir biocombustibles avanzados. Esta nueva tendencia está ocurriendo debido a que la producción actual tiene muchas limitaciones. Especialmente, debido a que la materia prima de granos y aceites que se está utilizando en muchos casos compite con la siembra de cultivos alimenticios y por que no existe suficiente tierra arable para poder llegar a la demanda actual de estos biocombustibles (bioetanol, biodiesel, biogasolinas, biogás, etc).

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.

viernes, 20 de julio de 2012

Un plan energético para los siguientes 40 años; "Reinventando el fuego" con Amory Lovins




Amory Lovins ha sido un investigador y destacado escritor de temas energéticos desde la década de los años 70.

Después de tener desempeños exitosos en Harvard, Oxford y la Universidad de Londres, él se ha dedicado a investigar políticas públicas sobre los temas energéticos más relevantes de la actualidad. Ha escrito más de 29 libros al respecto.

Los pilares de su idea de reinventar el fuego se basan en cambiar el rumbo en dos rubros principales; el petróleo para combustibles de transporte y los métodos de producción eléctrica.

Empecemos por los sistemas que producen y transmiten nuestra electricidad. Estos sistemas no sólo son viejos e ineficientes sino que también están desconectados, son contaminantes e inseguros. Y está ahí el meollo del asunto, necesitamos un cambio.

Cortar nuestra adicción al petróleo, aumentar nuestra eficiencia energética, y utilizar fuentes renovables de energía tiene que ser la solución. Está transición puede llevarse a cabo en muchos lugares sin necesidad de reformas estructurales muy fuertes y sin subsidios. Necesitamos innovación y el deseo de hacer las cosas mejor.

Les recomiendo mucho este video…

viernes, 8 de junio de 2012

Percepción vs Realidad: 8 de los mitos sobre biocombustibles (Biofuels Digest)


Un artículo de la revista Biofuels Digest me llamó mucho la atención. Esta publicación habla de los 8 mitos principales que "supuestamente" se manejan en los EE.UU. por los lobbies de empresas petroleras y empresas de alimentos para desprestigiar a los biocombustibles.

En mi opinión, hay varios puntos que son válidos. Para poder determinar la sustentabilidad y rentabilidad económica de un biocombustible se tiene que hacer un análisis completo del proceso de producción incluyendo las materias primas y el balance energético de los mismos. Cada biocombustible disponible en el mercado al día de hoy y dentro de poco tiene sus particularidades y no se pueden juzgar a todos por igual. Hay unos como el bioetanol de maíz y el biodiesel de aceite de palma que en mi opinión no son sustentables.

A continuación presentamos los mitos que presenta el artículo de Biofuels Digest:

Mito #1. Para poder llegar a los requerimientos por ley de los EE.UU. de biocombustibles se tendrán que reducir la producción de comida, causando una carestía global en alimentos y protestas violentas en todo el mundo

El artículo argumenta que los EE.UU. tienen suficiente espacio para producir 3 veces más en sus campos y utilizan el artículo publicado por el Oak Ridge National Laboratory como justificación de un estudio académico que lo comprueba. En principio, estoy de acuerdo que es verdad que hay mucho espacio y que en teoría se pudiesen producir muchísimos biocombustibles del campo de ese país. Sin embargo me parece, que la historia nos ha demostrado, sobre todo en México, que la carestía de los alimentos depende mucho de los especuladores de alimentos. 

¿Cómo se puede explicar que el maíz amarillo de EE.UU. que subió de precio por la producción de bioetanol durante los años de George W. Bush encareciera al maíz blanco en México que no tenía nada que ver con esta industria? 

El  mito #1 aunque es un mito para biocombustibles de segunda generación (bioetanol y biobutanol de celulosa, biogás de digestores anaerobios, etc.) y para biocombustibles avanzados de algas y cianobacterias (biohidrógeno, biodiesel, etc.) todavía puede ser no serlo para biocombustibles de primera generación como bioetanol de maíz, caña o biodiesel de aceite de palma.

Mito #2. Los biocombustibles causan emisiones de carbono más altas en lugar de reducirlas

El artículo hace una buena defensa de porque creen que es un mito y estoy de acuerdo con ellos. Otra vez hablan del impacto del bioetanol de maíz de los biocombustibles (que es de los peores en mi opinión) y aun así la EPA lo considera que reduce los gases de efecto invernadero (GEI). Lógicamente, todos los biocombustibles avanzados de segunda y tercera generación deben de reducir GEI porque están tomando carbono del ciclo de carbón que ya está en el ambiente y lo van a convertir en aceites, lípidos o material orgánico fermentable para hacer biocombustibles.

En mi opinión, el mito # 2 se ha fomentado por los estudios de análisis de ciclo del biodiesel Europeo que ha llegado a utilizar materia prima de Asia particularmente el aceite de palma el cual está deforestando grandes partes de las junglas ecuatoriales. (http://news.softpedia.com/news/Palm-Oil-A-Dangerous-Solution-for-Biofuels-50885.shtml).

Mito #3. Los biocombustibles utilizan más energía en su producción de la que pueden ofrecer como combustibles para el transporte 

El artículo expone los balances energéticos por biocombustible y materia prima y al final en todos el balance energético es positivo (la premisa es un mito en efecto). Aunque en algunos casos como el bioetanol de maíz ese balance es malísimo apenas un 1.3:1 unidades de energía obtenidas contra 1 requeridas.

Mito #4. Todos los biocombustibles ofrecen un rendimiento de combustible menor que sus contrapartes fósiles

Al final de leer este punto, me parece que los rendimientos (fuel economy) que ofrecen los biocombustibles son comparables con los combustibles fósiles. Sí habrán unos casos en los que los combustibles de aviación fósiles tendrán mejor rendimiento que los biocombustibles empleados pero es mínima. En casos como el biodiesel de aceite animal, aunque luego tiene problemas en climas fríos, puede llegar a tener un número de Cetano (medición de efectividad) más alto que el de sus similares fósiles.

Mito #5. Biocombustibles de celulosa estarán cinco años en el futuro, para siempre 

Me gustó como el artículo habla de las plantas en EE.UU. que ya están abriendo con este tipo de biocombustibles. En Brasil, Novozymes, compañía Danesa de enzimas está abriendo una planta de biocombustibles de celulosa y UPM en Finlandia ya tiene una planta que usa pirolisis para producir biocombustibles de sus residuos papeleros ya están en línea (http://monroybioenergy.blogspot.mx/2012_04_01_archive.html).

Mito #6. El Presidente Obama quiere que todo el mundo use biocombustibles de algas a $26 dólares el galón

Este mito en mi opinión fue orquestado por el ya derrotado candidato Newt Gingrich que lo utilizó en su campaña para la nominación presidencial del Partido Republicano de EE.UU. Aunque, el Presidente Obama quisiese hacer esto sería imposible producir suficiente para abastecer a todo Estados Unidos. Es una premisa falaz.
La armada de los Estados Unidos ha desarrollado muchas de las tecnologías de punta que han sido atribuidas a ese país, como el internet por ejemplo. No se me hace tan descabellado que quieran ser autosuficientes energéticamente sobre todo en zonas de combate. Digo si tienen presupuestos de millones de dólares por muchos de los misiles que lanzan ese precio del biocombustible de algas no se me hace tan loco.
No sabía que Reagan había sido el padre de la investigación de biocombustibles de alga. Eso es muy interesante.

Mito #7. Los biocombustibles requieren subsidios masivos

En el caso de EE.UU., Biofuels Digest hace un buen análisis. Los biocombustibles quizás no necesitarían subsidios pero definitivamente estos subsidios serían buenos para desarrollar la industria más rápido. Esto, siendo mexicano, me da muchísima risa, tomando en cuenta el costo ofensivo que pagamos los contribuyentes al subsidiar los combustibles fósiles nacionales. En México un esquema de subsidio no cambiaría mucho el terrible status-quo pero quizás pudiese ayudar a fomentar el campo nacional y para combatir el cambio climático. Tenemos que preguntarle a Quadri.

Mito #8. El gas natural es un combustible renovable, también, y debería tener todas las ventajas de los biocombustibles 

Este último está buenísimo, con esa definición de renovable, pues el petróleo y el carbono serían totalmente renovables. Digo, tendrían un ciclo de 60 millones de años para que la biomasa se transformara. El gas natural aunque es más limpio que el combustóleo o el carbono, no es renovable y si contribuye a los GEI.


domingo, 3 de junio de 2012

Microalgae Oil for Omega 3 and other Nutraceuticals


The Neutraceutical (Nutrition + Pharmaceutical) Industry is growing very rapidly. Neutraceuticals are being used as complementary and alternative therapies in treatment of diseases.

This industry is worth $86 billion dollars (2011, Algae Color of the Future).

One set of Neutraceuticals that hold much interest are Omega 3 Polyunsaturated Fatty Acids (PUFA).
PUFAs from algae and fish oils, especially eicopentaenoic acid (EPA) and docosahexaenoic acid (DHA) have been shown to play a role in the possible prevention and treatment of several chronic diseases.

Micro-algae production systems such as specialized photo-bioreactors hold much promise to produce large quantities of these products. Fish oil has been deemed unsustainable and algae oil is considered as a plausible replacement of fish oil. It is also known that the relationship between DHA and EPA in algae oil can be more balanced.

To be continued...

jueves, 17 de mayo de 2012

La batería del siglo 21: Posible solución de los problemas de intermitencia de la producción de energías renovables

R10: Bateria Líquida


Uno de los problemas que tienen las energías renovables como el sol o el viento es que son intermitentes. No siempre tenemos días completamente soleados, no podemos capturar energía solar en la noche lógicamente, y el viento no sopla todo el tiempo tampoco.

Las energías convencionales como el carbono, el gas natural, el combustoleo o la energía nuclear nos suministran la carga real de electricidad que requerimos en cualquier momento. 

Los miles de millones de vatíos que utilizamos todos los días se generan y se consumen casi instantáneamente.

¿Cómo podemos reemplazar una parte importante de la energía que requiere nuestra sociedad con alternativas renovables? 

El reto que tenemos es poder accesar a la energía que se produce de forma renovable en un dispositivo almacenado. El Dr. Donald Sadoway tiene una idea radical de como solucionar este paradigma. 

Él junto a otros investigadores del MIT tienen una forma original de atacar este problema. Han logrado probar una batería líquida que sus prototipos son 3 veces más baratos que sus equivalentes en el mercado. 

Esta batería, la TR10, está compuesta de electrodos que son metales líquidos y los electrolitos que conducen las corrientes son de sales derretidas.


Tecnologías de este tipo pueden permitirle a las energías renovables intermitentes tener una mayor participación en una solución holística a nuestros problemas energéticos.


sábado, 5 de mayo de 2012

El azúcar del siglo 21 - renovable y precursor de la industria química

En el congreso mundial de biotecnología y bioprocesamiento en el que Monroy BioEnergy S.A. de C.V. tuvo el privilegio de asistir, nos encontramos con un sin número de novedosas tecnologías sustentables para producir biocombustibles y químicos de alto valor.

Una de las sesiones tecnológicas en la que asistimos se presentaron cuatro compañías distintas que producen azúcares para procesos industriales de diferentes materias primas y de formas novedosas.

Dos de estas compañías se nos hicieron bastante interesantes entendiendo las tendencias actuales de la industria química.

La primera compañía que captó nuestra atención se llama Proterro (http://www.proterro.com y su sistema patentado aparece arriba). Kef Kasdin, su CEO, afirma que Proterro ha diseñado un organismo genéticamente modificado (OGM) a base de un tipo de cianobacteria. Esta cianobacteria crece en un foto-biorreactor (también diseñado por Proterro) en el que las bacterias crecen sobre un medio diseñado para maximizar la transferencia de luz, agua y dióxido de carbono para las reacciones foto-sintéticas. El producto principal de este sistema es la sucrosa y está diseñado para ser un sistema de bajo costo para producir carbohidratos que pueden ser precursores de biocombustibles o químicos de alto valor.

Una de las principales ventajas que parece tener este sistema es que se puede producir esta sucrosa en diferentes latitudes. De hecho, la CEO de esta compañía comentó durante su ponencia que sus sistemas de demostración los instalaron en Chicago y en el sur de EE.UU. y tuvieron desempeños exitosos. Pienso que si son de un costo capital razonable quizás tienen mucho potencial porque no dependen de la agricultura y pueden ser instalados en regiones en donde el azúcar de caña por ejemplo sería costoso conseguir.

La segunda compañía que nos llamó mucho la atención, se llama Sweetwater Energy (http://www.sweetwater.us/) esta compañía se dedica a poner sistemas de procesamiento de biomasa para la producción de azucares.

Sweetwater Energy tiene tecnologías para producir azúcares concentrados de bajo costo de diversas materias primas de plantas que no están relacionadas con los alimentos. Su meta es poder vender estos azúcares a productores de bioenergía y bioquímicos para hacer productos sustentables.

Ellos comentan que tienen muchas patentes pendientes para producir estos azúcares de materiales de desecho de la agricultura y de la industria de la madera y el papel.

Nos llamó mucho la atención el modelo de negocios que manejan. Ellos están interesados en encontrar productores industriales que tengan desechos de celulosa y otras biomasas de agricultura. Sweetwater Energy tiene como objetivo poner el capital para la construcción de una planta de producción de azúcares con sus tecnologías. Básicamente, ellos quieren ser los dueños y operadores de los centros de producción de azúcares y el dueño del residuo de biomasa recibiría regalías del producto final.

martes, 17 de abril de 2012

Pirólisis de biomasa para producir Biocombustibles

Se le llama pirolisis a la descomposición termoquímica de materia orgánica a temperaturas elevadas en un ambiente sin oxígeno. Este proceso químico involucra el cambio químico y físico de estado y es irreversible. En general, la pirolisis de materiales orgánicos produce gases, líquidos y un residuo carbónico sólido.

Este proceso se utiliza comúnmente para producir químicos, cloruro de vinilo, para convertir biomasa en gases de síntesis (H2 y CO), etc.

La pirolisis es la base de varios métodos que se están desarrollando para producir biocombustibles de biomasa que pueden ser de materias primas como:

  • cosechas energéticas
  • desperdicios de biomasa.

Se ha probado que se pueden convertir los residuos de biomasa a biocombustibles de segunda generación. Estos biocombustibles pueden ser destilados de una forma parecida a sus contrapartes fósiles con un líquido similar al petróleo denominado como bio-aceite. Este bio-aceite se produce con un método de pirolisis hídrica con diferentes materias primas como estiércol de ganado y celulosos, etc.

La compañía Finlandesa UPM, ha puesto la primera planta a gran escala que produce biocombustibles pirolíticos usando materias primas de desperdicio de sus procesos de producción de pulpa y papel.

Este video muestra un ejemplo de producción de biocombustibles avanzados de celulosa. El proceso convierte la biomasa en hidrógeno y monoxido de carbono con vapor a altísimas temperaturas, luego pasan por un reactor catalítico para realizar una reacción fischer-tropsch, luego se rompen las cadenas de carbono para producir un producto destilable (bio-aceite) a biodiesel y queroseno.


viernes, 30 de marzo de 2012

¿Qué es el biogás?

Cuando hablamos de biogás nos referimos a un biocombustible generado por la degradación de materia orgánica en la ausencia de oxígeno. Hay diferentes tipos de componentes orgánicos que se pueden convertir en este biocombustible como biomasa vegetal o animal, estiércol animal, desperdicio de comida y de procesos industriales con desechos orgánicos.

El biogás puede ser producido por digestión anaerobia o por fermentación de materiales orgánicos en tiraderos de basura. Las composiciones de este gas pueden variar, sin embargo, está compuesto principalmente de gas metano (CH4 entre 50-75%), bióxido de carbono (CO2 entre 25-50%) y pequeñas cantidades de ácido sulfhídrico (H2S), agua y de siloxanos*.

Una de las ventajas de utilizar este biocombustible es que puede ser aprovechado en turbinas para generar electricidad y en calderas para generar calor para procesos industriales. Si tiene concentraciones importantes de H2S se tiene que limpiar antes para evitar problemas de corrosión.

Este biocombustible puede clasificarse como sustentable porque al ser producido y quemado no permite que se venteen a la atmósfera desechos orgánicos. Un ejemplo de esto es el estiércol de ganado porque su degradación natural produce también CH4 siendo 21 veces más nocivo que el CO2 para el efecto de cambio climático y si no se aprovecha simplemente se emite a la atmósfera. Además cuando se utiliza para generar electricidad el CO2 que se emite a la atmósfera ya es parte del ciclo de carbono y no contribuye a la emisiones netas del gases de efecto invernadero a diferencia de los combustibles fósiles que si lo harían.

Otra ventaja de los proyectos para producir biogás es que no sólo son verdes y sustentables pero también en muchos casos son generadores netos de energía y pueden llegar a justificar inversiones millonarias para los mismos por la energía que pueden generar y por los buenos retornos de inversión.

En México, el gobierno de la capital está licitando un sistema de aprovechamiento de biogás en uno de sus mega-tiraderos de basura, (el del Bordo Poniente en el DF). Este proyecto planea poner una planta de generación eléctrica de 70 MW. Si se asume que el precio del kWh de electricidad esta en $0.10 USD/kWh, esta planta estaría generando ingresos de un máximo de $168,000 USD/día y de más de $60,000,000 USD al año (asumiendo máxima producción y operación los 365 días del año).

Es parecido el caso de los digestores anaerobios. Si se tienen aguas residuales y/o residuos semi-sólidos con alta carga orgánica que se puedan digerir, también se pueden considerar proyectos energéticos que no sólo tratan este residuo sino que también generar capital. Los residuos ideales para digestión anaerobia son:

  • Residuos lácteos
  • Estiércol de ganado
  • Vinazas
  • Desechos Farmacéuticos
  • Aceites vegetales y animales
En conclusión, el biogás es un biocombustible sustentable que puede ser aprovechado para generar electricidad y/o calor y para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero ya que se reduce el consumo de combustibles fósiles.

*Basic Information on Biogas, www.kolumbus.fi. Retrieved 2.11.07.





sábado, 17 de marzo de 2012

Balance Económico; Bio-químicos derivados de la refinación de biocombustibles


Uno de los puntos que son muy importantes para la industria que tienden a ser olvidados por los políticos y por los reporteros es el valor de los petroquímicos asociados con el petróleo.

De hecho muchos petroquímicos tienen un rol muy importante en nuestras vidas. Uno se puede imaginar todos los productos de consumo, pinturas, empaques, y plásticos que usamos todos los días.

Hasta un 10% de todo el petróleo crudo que usamos es utilizado para la producción de químicos industriales.

Hasta un 95% de todos los químicos que usamos en nuestra vida cotidiana viene de combustibles fósiles de petroquímicos.

Hay siete químicos bases esenciales para la producción de todo tipo de productos derivados:
  1. Metanol
  2. Etileno
  3. Propeno
  4. Butadeno
  5. Benzeno
  6. Tolueno
  7. Xileno
Cualquier opción de una biorefinería de biocombustibles a base de biomasa o sistemas fotosintéticos en teoría podría beneficiarse de la producción de bioquímicos derivados.

En el caso específico de los plásticos, ha habido un poco de progreso en la producción de plásticos sustentables que se dividen en tres categorías:

  • Plásticos biodegradables
  • Plásticos biodegradables y de materias primas renovables
  • De materias primas renovables (bioetanol, glicerina de la producción de biodiesel, etc).
En conclusión, el enfoque que están teniendo los biocombustibles en las discusiones sobre energía no ha tenido suficiente énfasis en los beneficios de los co-productos que traen el tan importante valor-agregado y que pueden llegar a ser cruciales para la economía de los proyectos.

martes, 28 de febrero de 2012

Bio-hidrógeno a base de micro-algas

Desde los años treinta se han investigado propiedades interesantes de varias micro-algas verdes. En la universidad de Chicago en 1939, un científico llamado Hans Gaffron descubrió que la micro-alga “Chlamydomonas reinhardtii” a veces producía hidrógeno durante la fotosíntesis en lugar de producir oxígeno.

Por muchos años, la comunidad científica trató de explicar este fenómeno hasta que a finales de los años noventa el Profesor Anastasios Melis de la Universidad de California en Berkeley descubrió que si a un cultivo de esta alga se le remueve el azufre este mismo cambia de producir oxígeno a hidrógeno. Asimismo, Melis descubrió que la enzima responsable de este cambio biológico se llama hidrogenasa.

El hidrógeno tiene un gran potencial como un biocombustible sustentable porque su combustión la cual sólo produce agua y energía.

H2 + ½O2 → H2O

La densidad energética del hidrógeno (143 kJ/g) es la más alta de los combustibles energéticos. Actualmente el 95% de la producción global del hidrógeno proviene de fuentes fósiles mediante la reformación catalítica de gas natural.

El bio-hidrógeno es un combustible avanzado que puede tener un rol importante en el mediano y largo plazo para desplazar a los combustibles fósiles y para tener sistemas energéticos más sustentables.

domingo, 26 de febrero de 2012

Joule Unlimited - Combustibles renovables fotosintéticos de cianobacterias

La tecnología denominada como Helioculture de la compañía de Massachusetts, EE.UU. Joule Unlimited (http://www.jouleunlimited.com/) fue nombrada en el 2010 por MIT como una de las tecnologías más importantes en desarrollo de ese año.

El proceso de producción fotosintética de biocombustibles (bioetanol, biodiesel, biohidrógeno) no requiere producción de biomasa para luego ser procesada o refinada al biocombustible deseado. De hecho, esta compañía no usa el termino biocombustibles para sus productos sino combustibles renovables (que viene siendo lo mismo en mi humilde opinión).

Mediante la modificación genética de cianobacterias (http://es.wikipedia.org/wiki/Cyanobacteria), Joule Unlimited está probando en sus plantas piloto de Leander, MA, EE.UU. que la biología evolutiva se puede emplear para resolver los problemas energéticos del siglo 21.

Los sistemas de Helioculture que está realizando Joule Unlimited convierten la energía solar, el CO2 y el agua en combustibles renovables sin tener que producir biomasa.

Estos sistemas tienen varias ventajas:
  1. No requieren de tierra de cultivo, lo opuesto de los cultivos energéticos como el maíz y la caña para etanol, por lo que no compiten con la producción de comida
  2. No necesitan de agua dulce; los microorganismos que llevan acabo las reacciones enzimáticas pueden crecer en aguas residuales o aguas de mar
  3. Pueden limpiar las chimeneas que salen llenas de bióxido de carbono de las industrias que más emiten gases de efecto invernadero como las cementeras, termoeléctricas, acereras, fundidoras de metales, etc.
  4. Al no producir biomasa, no requieren de costosos procesos para cultivar y separar los microoganismos de sus aceites o lípidos para luego procesarlos en combustibles
Hasta este momento, Joule Unlimited no ha revelado cual es el microorganismo que ha modificado genéticamente para utilizarlos en sus biorreactores. Va a ser interesante poder comparar las diferencias entre estos sistemas de combustibles renovables fotosintéticos y los combustibles que se pudiesen llegar a producir con sistemas de algas que tienen más luz pública. En primera instancia no parecen conceptos tan diferentes.

lunes, 20 de febrero de 2012

Talk Green to me baby...

Introduction
Today we are witnessing a period wheretwo critical forces have been posed against each other: environmentaldegradation and corporate prosperity. Given our society’s emphasis oncapitalism and commercial expansion, the environmental impact that industry hason our ecology has been significant - and degrading. This has spurred amovement from some environmentalists who are determined to force corporationsand businesses to change their business practices in order to save the planet.Over time, the environmental concern has spread from being a purely activistideal, to a governmental concern, to consumer preferences, to a new breed ofenvironmentally concerned youth, and even, business students.
Even with all of these externalpressures from communities and the public-at-large demanding that businesspractices change, actual change is difficult to address, let alone implement,within an existing business model. The question becomes, how does one begin toaddress issues of environmental sustainability and environmental preservationwith business executives? Before the specific steps can be implemented across abusiness, those steps and ideas must be approved and resources need to be allocatedto place environmental experts in a position to make actual change.
In an effort to talk “green” with the businessexecutives, it becomes critical to recognize that the executives at that levelhave primary concerns of generating revenue and, in general, adding value totheir business. Adding additional concerns to their plate is not an efficientway of getting their attention. Instead, it is important to reframe sustainableand environmental actions from the perspective of money - a different kind of “green”.Once sustainable business practices are secured and in place, the actualenvironmental benefit will shine through and both sides win. The key herebecomes to embrace the Dominant Social Paradigm of business models as opposed to try to change existing patternsof thought; and much like in the 20th century, embrace environmentalsustainability initiatives from a Conservationist perspective, as opposed to a purelyenvironmental and Preservationist one.

Findings
Before approaching a business executiveor a board of directors about new strategy development and implementation, itis important to evaluate and recognize the state of current operations and tounderstand what the main priorities of your audience are. In today’s world,business leaders have a single priority of adding value to their businesses. 1970Milton Friedman noted that “there is one and only one social responsibility ofbusiness – to use its resources and engage in activities designed to increaseprofits so long as it stays within the rules of the game, which is to say,engages open and free competition without deception and fraud”[1].Today, this same train of thought holds true, as can be seen asserted from aquote in Fortune Magazine that states that “corporations were put on this earthto, after all, to make money, and to some minds, profit maximization will neverseem all that different from greed. But profits, of course, pay for the latestequipment and technology that produce economic growth and more jobs. Ifcorporations weren’t greedy like that, they’d go out of business and then we’dall be in trouble”[2].This Dominant Social Paradigm within business practices is once againsubstantiated by Forester’s Business Decision-Makers survey of 2010 whichlisted the priorities of business leaders. In this survey, environmentalsustainability ranked as the 10th lowest priority, while growth,efficiencies, innovation, and employee engagement topped the list[3].
While this Dominant Social Paradigm,or society’s persistence and adherence to economic prosperity with emphasis on afree market economy, prevails in the business world, it can be daunting forthose with concerns about business’ environmental impact to even imagine how toaddress their concerns with big business decision makers. However, the factthat environmental sustainability even made it onto the list is a great signthat decision makers are, at least, aware of the issue. Further, it ispromising to know that there is enough external pressure from the emerging andgrowing New Environmental Paradigm (society’s embrace of the natural world andthe desire to conserve it) that can make big businesses budge when it comes toimplementing environmental sustainability practices. Even if businesses are notleading their enterprises towards sustainable practices on their own, externalpressures will slowly and eventually drive them to make those decisions. BobWillard very accurately formulates the pressures that the New EnvironmentalParadigm will have on businesses in the following quote: “The environment isnot going to disappear as an issue for business. Companies are, and willcontinue to remain, under pressure from customers, investors, employees,legislators…and banks and insurance companies to be more eco-efficient”[4].
If one is to begin the conversationof sustainable business practice, how does one do so? More often than not,activist groups and organizations attack corporations for environmental damagesand malpractices, hoping that they will scare CEOs and business executives tochange their ways. Sometimes this works - but not always. And more often thannot, a company merely reacts to the specific issue, possibly corrects its ways,but the business operations themselves do not become environmentallysustainable.
Instead of attacking existing businessmodels, environmental champions and sustainability agents should present theideas of environmental sustainability in a different light. Sustainabilityleaders must stop “pitting economic success against environmental and socialgoals” and instead promote that these concepts are “all part of the same whole,not separate from each other”[5]. This approach encourages business leaders toembrace the sustainability concept, not as a foreign aspect that is irrelevantto their main business priorities of revenue generation, but rather, a toolthat will help them get to their goals. Earnest Callenbach et al framed this asenvironmental management versus ecological management. He argues thatenvironmental management is a defensive and reactive approach which promotesadherence to compliance regulations and auditing. Ecological management, on theother hand, is more proactive and creative and encourages corporations tominimize their impact on the environment and make all operations ecological[6].
This idea of reframing concepts ofenvironmentalism into a framework that is concurrent with existing businessmodels is very much reminiscent of the idea of utilitarianism with respect tothe environment. Within the utilitarian framework, which encourages thepromotion of actions that deliver the most good to the most amount of people, businesseswould incorporate environmental sustainability practices so as to promote theirtraditional business goals; or as Bob Willard put it “managers [would] look atenvironmental problems as business issues…and expect them to deliver positivereturns and reduce risks”. Ifenvironmental champions succeed in reframing the environmental argument into autilitarian one, then “saving the world and making a profit [would not be] aneither/or proposition, [but] a both/and proposition”[7].
In this reframing process, itbecomes critical for environmental champions to clearly align the profitseeking goals of the business leaders with the sustainable business practices. Willardrecommends the following: “the trick is to focus on the ‘selfish’ bottom-linebenefits, not the seemingly altruistic societal and environmental results.Environmental benefits can be a happy byproduct, not necessarily the initialmotivating rational”[8].At the end of the day, environmental champions need to underscore businessleaders’ priorities and “sell the sizzle, not the steak”[9]when it comes to environmentally sustainable business practices.
The basic outline for this approachconsists of three stages. First – engage business leaders in conversations thatalign their interests with environmental sustainability ones. Second– identifythe concrete areas, the focus of which would be beneficial to both businessleaders and environmental champions. Third – clearly articulate both short termand long term results and benefits in a quantitative manner.
The first stage is critical as itallows for the building of a foundation upon which both business leaders andenvironmental champions can discuss goals and strategies. This is done byengaging business executives in conversations around topics that are ofcritical issue to them, while positioning sustainable business practices withinthose subject matters. This is very similar to the way the Conservationistspositioned their environmental agenda back in the early twentieth century.Conservationists were able to align the needs of the environment with the needsof the people and today’s efforts should be no different. In order to engagebusiness leaders in environmentally conscientious activities, it is import tocreate value propositions within the leaders’ areas of interest. Below is alist of subjects that create value for both the business and the environmentalchampion[10]:
- Ways in which sustainable businesspractices can contribute to increased sales, reduced costs, or enhancedcorporate image
- New product opportunities thatcapitalize on customers’ green-product preferences
- Ways to leverage environmentalactivities to increase the impact on key organizational stakeholders
- Ways that sustainable business practicescan improve quality and efficiency
- Ways in which sustainable businesspractices can lead to recognized standard compliances and accolades
- Way in which sustainable businesspractices can mitigate risks to the organization
These conversation topics cansuccessfully capture the attention of business executives as they addressbusiness issues that are of a priority to these leaders. Meanwhile, this hascleverly positioned sustainability, not as an additional category to allocateresources to and monitor, but rather as a tool that can be easily integrated intothe current flow of organizational activities.
Once this foundation is established, itis easy to transition to the second stage – the point at which both sides,business and environmental, identify what is called the ‘point of intersection’or the ‘sweet spot’. This is the point at which “issues or areas [that form] amutual dependence between corporation and society, thus offering opportunitiesfor both to benefit from the ‘shared value’”[11].
The opportunity of utilizing sustainablebusiness practices allows businesses to take advantage of “green” opportunitiessuch as creating new products, discovering new markets and business models, andimproving operations and process. In the example below, major corporations, GE andPepsiCo, were able to utilize this approach and utilize the tool of sustainablebusiness practice to meet their business needs: GE developed new products andincreased profits by addressing the issues of climate, and PepsiCo addressedthe issue of cost and business risk reduction by conserving natural resourcesand enhancing water quality[12].


The SustainabilitySweet Spot GE’sSustainability Sweet Spot

PepsiCo’s Sustainability Sweet Spot PepsiCo’sSustainability Sweet Spot

Once again, we see the method ofconservationism and utilitarianism prevail when it comes to environmentalsuccesses among business practices.
Finally, the third, and possibly mostpersuasive stage, is the absolute necessity to quantify the positive results ofthe integration of sustainable business practices into existing businesspractices, while not forgetting to identify the issues that could negativelyimpact the organization if the suggested actions are not taken. Below is a listof just some items that can be tracked and measured and then presented tobusiness leaders[13]:
- Income and percentage of sales from“green products”
- Income from sales of cause-relatedmarketing affiliations
- Income from recycled products
- Income from recycled waste materials
- Increased sales from improved reputation
- Cost savings from reduction in energycosts
- Cost savings from pollution reduction
- Cost savings from reduction in cost ofdebt
- Cost avoidance from environmentalactions
- Cost savings from employee turnoverreduction
- Workers’ compensation costs
- Cost savings from reduction in naturalresource use
- EVA (economic value added)
- ROI (return on investment)
- ROCE (return on capital employed)
- Percentage of proactive vs reactiveexpenditures
- Increase in relative percentage of proactiveexpenditures
- Percentage of environmental costsdirect-traced
- Cost of capital investments
- Cost of operating expenditures
- Disposal costs
- Cost of fines/penalties
- Reduction in hiring costs
- Legal costs
Back in the early twentieth centuryduring the famed Hetch Hetchy debate, the conservationists’ success inquantifying the environmental benefits allowed them to sway opinions towardstheir needs. Today, the same applies because “most helpful for understandingthe financial value of environmental, social, and governance programs are thosethat quantify the financial impact, measure business opportunities as well asrisks, and are transparent in their methodology”[14].
At the end of the day, it is import todemonstrate quantitatively that both in the short and long term, shareholder valuewould increase, for example, between 29% and 85%. In addition, it is helpful tonote that “companies that belong to the World Business Council for Sustainabledevelopment outperformed their respective national stock exchanges by 15 to 25percent over the past three years. From 1999 to 2003, the Winslow Green Indexof 100 “green-screened” companies increased in value by over 73%, whereas thenumbers of the comparable benchmark Russell 2000 Index increased by less than17%”. The stock performances of companies that have integrated green practicesinto their business models set a powerful and convincing precedent for otherfirms to follow[15].

Summary
While environmental preservation maybe the end goal of environmental champions, it is important to recognize that sucha goal is not on the radar of most business leaders. If environmentallysustainable business practices are to be embraced by business leaders, it willbe done when the primary needs of the business are met. It is thereforecritical to analyze your audience and your audience’s priorities. In so doing,environmental Preservationists are forced to abandon their pure altruisticgoals, and align with the Dominant Social Paradigm that prevails in thebusiness environment. The alignment of the two agendas is the best way to beginto shift the practices of businesses from purely profit-seeking-at-no-cost toprofit-seeking-while-preserving-the-environment. Instead of pitting the twogoals against each other, it becomes wiser to combine the two, and form apartnership that is mutually beneficial. Business leaders want to talk abouttheir bottom line – environmental leaders can talk about the same bottom line,just from a “green” perspective.


[1] Bird,Ron, et al. “What Corporate Social Responsibility Activities are Valued by theMarket.”
Journal of Business Ethics (2007) 76: 189-206
[2]Willard, Bob. “Aligning ESG Benefits with Executives’ Top 10 Priorities” SustainabilityAdvantage. May 2011 <http://sustainabilityadvantage.com/2011/05/17/aligning-esg-benefits-with-executives%E2%80%99-top-10-priorities/>
[3]Willard, Bob. “Aligning ESG Benefits with Executives’ Top 10 Priorities” SustainabilityAdvantage. May 2011 <http://sustainabilityadvantage.com/2011/05/17/aligning-esg-benefits-with-executives%E2%80%99-top-10-priorities/>
[4]Willard, Bob. “Forum: Straight Talk on Sustainability” The SustainabilityAdvantage <http://www.dolphinblue.com/pg-forum-sustainability-advantage-willard.html>
[5]Willard, Bob. “Forum: Straight Talk on Sustainability” The SustainabilityAdvantage <http://www.dolphinblue.com/pg-forum-sustainability-advantage-willard.html>
[6]Callenbach, Ernest, et al. Ecomanagement. San Francisco, CA:Berrett-Koehler Publishers, 1993
[7]Willard, Bob. “Forum: Straight Talk on Sustainability” The SustainabilityAdvantage <http://www.dolphinblue.com/pg-forum-sustainability-advantage-willard.html>
[8]Willard, Bob. “Forum: Straight Talk on Sustainability” The SustainabilityAdvantage <http://www.dolphinblue.com/pg-forum-sustainability-advantage-willard.html>
[9]Willard, Bob. “Aligning ESG Benefits with Executives’ Top 10 Priorities” SustainabilityAdvantage. May 2011 <http://sustainabilityadvantage.com/2011/05/17/aligning-esg-benefits-with-executives%E2%80%99-top-10-priorities/>
[10]Milliman, John, et al. “Securing Executive Support for Sustainability ProgramsThrough Integrative and Partnering Skills.” Wiley InterScience Winter2009 <www.interscience.wiley.com>
[11]Milliman, John, et al. “Securing Executive Support for Sustainability ProgramsThrough Integrative and Partnering Skills.” Wiley InterScience Winter2009 <www.interscience.wiley.com>
[12]Savitz, Andrew W. and Karl Weber. “The Sustainability Sweet Spot.” WileyInterScience Winter 2007<www.interscience.wiley.com>
[13]Epstein, Marc J. Making Sustainability Work. San Francisco, CA: Berrett-KoehlerPublishers, 2008
[14]McKinsey Global Survey Results: “Valuing Corporate Social Responsibility” 2009<http://www.mckinseyquarterly.com>
[15]Savitz, Andrew W. and Karl Weber. “The Sustainability Sweet Spot.” WileyInterScience Winter 2007<www.interscience.wiley.com>