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Combustibles Sostenibles: Análisis sobre su Viabilidad

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Una tecnología desarrollada en el Laboratorio Nacional Oak Ridge del Departamento de Energía de los EE. UU. Y ampliada por el licenciatario tecnológico Vertimass  para convertir el etanol en combustibles sostenibles adecuados para la aviación, el transporte marítimo y otras aplicaciones de servicio pesado puede ser competitiva en cuanto a los precios con los combustibles convencionales, al tiempo que conserva los beneficios de sostenibilidad del bio etanol a base, según un nuevo análisis.

ORNL trabajó con el licenciatario tecnológico Vertimass y los investigadores de otras 10 instituciones en un análisis tecnoeconómico y de sostenibilidad del ciclo de vida del proceso: conversión catalítica de un solo paso de etanol  en mezclas de hidrocarburos que se pueden agregar a los combustibles para aviones, diesel o gasolina para reducir su Emisiones de gases de efecto invernadero. Esta nueva tecnología se llama Deshidratación y Oligomerización Consolidada, o CADO.

El análisis, que fue publicado  en  Proceedings of the National Academy of Sciences,  mostró que este proceso de un solo paso para convertir el vapor de etanol húmedo podría producir mezclas a $ 2 / gigajulio (GJ) hoy y $ 1.44 / GJ en el futuro a medida que el proceso se refina, incluyendo costos de capital operativos y anualizados.

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Por lo tanto, el material de mezcla sería competitivo con el combustible para aviones convencional producido a partir del petróleo a precios históricamente altos de alrededor de $ 100 / barril. Según el análisis, a $ 60 por barril de petróleo, el uso de incentivos existentes para combustibles sostenibles y renovables da como resultado una paridad de precios.

La conversión utiliza un tipo de catalizador llamado zeolita, que produce directamente cadenas de hidrocarburos más largas a partir del alcohol original, en este caso etanol, reemplazando un proceso tradicional de varios pasos con uno que usa menos energía y es altamente eficiente.

“La robustez del catalizador permite la conversión directa de etanol húmedo, lo que simplifica enormemente el proceso, reduce el costo de la purificación de etanol y hace que los costos de producción de mezclas de hidrocarburos sean competitivos según el análisis”, dijo Zhenglong Li, científico del personal de catálisis de biomasa en ORNL y Un colaborador en el proyecto.

Si bien esta catálisis de un solo paso fue efectiva a escala de laboratorio, las pruebas y mejoras adicionales de Vertimass resultaron en rendimientos de producto aún mayores cuando se ampliaron 300 veces usando formulaciones de catalizadores comerciales. La operación de conversión podría integrarse en nuevas plantas de biocombustibles o instalarse como tecnología atornillada a las plantas de etanol existentes con una inversión mínima de capital, señalaron los investigadores.

Un análisis del ciclo de vida del proceso de conversión encontró que su perfil de emisiones de gases de efecto invernadero es similar al del etanol alimentado al proceso.

“La sostenibilidad del etanol bioderivado, ahora producido principalmente a partir del maíz en los Estados Unidos, pero ahora algunos están hechos de estufa de maíz y eventualmente materias primas de biomasa dedicadas como switchgrass, continúa con el proceso catalítico”, dijo Brian Davison, director científico para el Centro de Innovación Bioenergética (CBI) del DOE en ORNL y un colaborador en el proyecto.

Las mejoras de Vertimass al proceso original a escala de laboratorio incluyen el desarrollo de formas más baratas del catalizador, así como más que duplicar el rendimiento de los combustibles sostenibles líquidos, señaló el documento.

El documento detalla las mejoras y los resultados de los análisis del Laboratorio Nacional de Argonne, el Laboratorio Nacional de Energía Renovable, Vertimass y ORNL en colaboración con Dartmouth, la Administración Federal de Aviación, Boeing, la Universidad Estatal de Pensilvania, la Universidad de California-Riverside, el Imperial College de Londres, el Laboratorio Brasileño de Ciencia y Tecnología de Bioetanol, y el Centro Brasileño de Investigación en Energía y Materiales.

El descubrimiento inicial fue apoyado por el Centro para la Innovación de Bioenergía en ORNL, que a su vez cuenta con el apoyo de la Oficina de Ciencia del DOE. La investigación y el desarrollo a gran escala fueron apoyados en parte por la Oficina de Eficiencia Energética y Energía Renovable del DOE y por Vertimass.

ORNL es administrado por UT-Battelle para la Oficina de Ciencia del Departamento de Energía de EE. UU., El mayor defensor individual de la investigación básica en ciencias físicas en los Estados Unidos.

 

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