Biocombustible , cualquier combustible derivado de biomasa -es decir, planta o algas material o desechos animales. Dado que dicha materia prima se puede reponer fácilmente, el biocombustible se considera una fuente de energía renovable, a diferencia de los combustibles fósiles como petróleo , carbón y gas natural. El biocombustible se defiende comúnmente como una herramienta rentable y ambientalmente benigno alternativa al petróleo y otros combustibles fósiles, particularmente dentro del contexto aumento de los precios del petróleo y una mayor preocupación por las contribuciones de los combustibles fósiles a calentamiento global . Muchos críticos expresan su preocupación por el alcance de la expansión de ciertos biocombustibles debido a los costos económicos y ambientales asociados con el proceso de refinación y la posible eliminación de vastas áreas de tierra cultivable de la producción de alimentos.
El científico de DuPont Max Li está desarrollando nuevos biocombustibles en su laboratorio de fermentación de última generación en la Estación Experimental de DuPont en Wilmington, Delaware, el 19 de junio de 2006. PRNewsFoto / DuPont / AP Images
Bomba de combustible de gas etanol que entrega la mezcla E85 a un automóvil en el estado de Washington, EE. UU.Carolina K. Smith, M.D./Shutterstock.com
Algunos biocombustibles explotados desde hace mucho tiempo, como madera , se puede utilizar directamente como materia prima que se quema para producir calor . El calor, a su vez, se puede utilizar para hacer funcionar generadores en una planta de energía para producir electricidad. Varias instalaciones eléctricas existentes queman pasto, madera u otros tipos de biomasa.
Explore la creciente producción de biocombustible de etanol en los EE. UU. Y su desventaja Descripción general de la producción de biocombustible de etanol en los Estados Unidos. Contunico ZDF Enterprises GmbH, Mainz Ver todos los videos de este artículo
Los biocombustibles líquidos son de particular interés debido a la vasta infraestructura ya están en su lugar para usarlos, especialmente para el transporte. El biocombustible líquido de mayor producción es el etanol (alcohol etílico), que se obtiene fermentando almidón o azúcar . Brasil y Estados Unidos se encuentran entre los principales productores de etanol. En los Estados Unidos, el biocombustible de etanol se elabora principalmente a partir de maíz (maíz) grano, y generalmente se mezcla con gasolina para producir gasohol, un combustible que contiene un 10 por ciento de etanol. En Brasil, el biocombustible de etanol se fabrica principalmente a partir de la caña de azúcar y se usa comúnmente como combustible de etanol al 100 por ciento o en mezclas de gasolina que contienen un 85 por ciento de etanol. A diferencia del biocombustible de etanol de primera generación producido a partir de cultivos alimentarios, el etanol celulósico de segunda generación se deriva de biomasa de bajo valor que posee un alto contenido de celulosa, incluidas astillas de madera, residuos de cultivos y desechos municipales. El etanol celulósico se elabora comúnmente a partir del bagazo de caña de azúcar, un producto de desecho del procesamiento del azúcar o de varios pastos que pueden ser cultivado en terrenos de baja calidad. Dado que la tasa de conversión es más baja que con los biocombustibles de primera generación, el etanol celulósico se usa predominantemente como aditivo de la gasolina.
Una planta de producción de etanol en Dakota del Sur, EE. UU. Jim Parkin / Shutterstock.com
Conozca el proceso de producción de biodiésel a partir del aceite de colza. Aprenda cómo se fabrica el biodiésel. Contunico ZDF Enterprises GmbH, Mainz Ver todos los videos de este artículo
El segundo biocombustible líquido más común es el biodiésel, que se elabora principalmente a partir de plantas oleaginosas (como la haba de soja o aceite de palma ) y, en menor medida, de otras fuentes aceitosas (como la grasa de cocción residual de la fritura de restaurantes). El biodiésel, que ha tenido mayor aceptación en Europa, se utiliza en motores diésel y generalmente se mezcla con combustible diésel de petróleo en varios porcentajes. El uso de algas y cianobacterias como fuente de biodiésel de tercera generación es prometedor, pero ha sido difícil de desarrollar económicamente. Algunas especies de algas contienen hasta un 40 por ciento lípidos por peso, que se puede convertir en biodiesel o sintético petróleo. Algunas estimaciones afirman que las algas y las cianobacterias podrían producir entre 10 y 100 veces más combustible por unidad de área que los biocombustibles de segunda generación.
El técnico de investigación de biocombustibles de algas, Nick Sweeney, inocula las algas que se cultivan en un reactor de tienda en el laboratorio de algas en el Field Test Laboratory Building (FTLB) en el Laboratorio Nacional de Energía Renovable en Golden, Colorado. Dennis Schroeder / Laboratorio Nacional de Energía Renovable
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Otros biocombustibles incluyen el gas metano y el biogás, que puede derivarse de la descomposición de la biomasa en ausencia de oxígeno, y el metanol, el butanol y el dimetil éter —Que están en desarrollo.
Al evaluar los beneficios económicos de los biocombustibles, debe tenerse en cuenta la energía necesaria para producirlos. Por ejemplo, el proceso de cultivo de maíz para producir etanol consume combustibles fósiles en equipos agrícolas, en la fabricación de fertilizantes, en el transporte de maíz y en la destilación de etanol. A este respecto, el etanol elaborado a partir de maíz representa una ganancia de energía relativamente pequeña; la ganancia de energía de la caña de azúcar es mayor y la del etanol celulósico o el biodiesel de algas podría ser aún mayor.
Los biocombustibles también aportan beneficios medioambientales pero, dependiendo de cómo se fabriquen, también pueden tener graves inconvenientes medioambientales. Como fuente de energía renovable, los biocombustibles de origen vegetal, en principio, hacen poca contribución neta a calentamiento global y cambio climático; el dióxido de carbono (uno de los principales gases de efecto invernadero) que entra al aire durante combustión habrán sido removidos del aire antes cuando las plantas en crecimiento se involucren en fotosíntesis . Se dice que dicho material es neutro en carbono. En la práctica, sin embargo, la producción industrial de biocombustibles agrícolas puede resultar en emisiones adicionales de gases de efecto invernadero que pueden contrarrestar los beneficios de usar un combustible renovable. Estas emisiones incluyen dióxido de carbono de la quema de combustibles fósiles durante el proceso de producción y óxido nitroso de tierra que ha sido tratado con nitrógeno fertilizante. En este sentido, se considera que la biomasa celulósica es más beneficioso .
El uso de la tierra también es un factor importante en la evaluación de los beneficios de los biocombustibles. El uso de materia prima regular, como maíz y soja , como componente principal de los biocombustibles de primera generación, desató el debate entre alimentos y combustibles. Al desviar tierras cultivables y materias primas de la cadena alimentaria humana, la producción de biocombustibles puede afectar la economía del precio y la disponibilidad de los alimentos. Además, los cultivos energéticos para biocombustible pueden competir por los recursos naturales del mundo. hábitats . Por ejemplo, el énfasis en el etanol derivado del maíz está cambiando los pastizales y matorrales a monocultivos de maíz, y el énfasis en el biodiesel está derribando bosques tropicales antiguos para dar paso a las plantaciones de palma aceitera. La pérdida de hábitat natural puede cambiar la hidrología, aumentar la erosión y, en general, reducir biodiversidad de áreas de vida silvestre. La limpieza de la tierra también puede resultar en la liberación repentina de una gran cantidad de dióxido de carbono a medida que la materia vegetal que contiene se quema o se deja descomponer.
Algunas de las desventajas de los biocombustibles se aplican principalmente a las fuentes de biocombustibles de baja diversidad (maíz, soja, caña de azúcar, palma aceitera) que son cultivos agrícolas tradicionales. Una alternativa implica el uso de diverso mezclas de especies, con la pradera de pastos altos de América del Norte como ejemplo específico. La conversión de tierras agrícolas degradadas que están fuera de producción en fuentes de biocombustibles de alta diversidad podría aumentar el área de vida silvestre, reducir la erosión, limpiar contaminantes transmitidos por el agua, almacenar dióxido de carbono del aire como carbono. compuestos en el suelo y, en última instancia, restaurar la fertilidad de las tierras degradadas. Dichos biocombustibles podrían quemarse directamente para generar electricidad o convertirse en combustibles líquidos a medida que se desarrollen las tecnologías.
La forma adecuada de cultivar biocombustibles para satisfacer todas las necesidades simultáneamente seguirá siendo un tema de mucha experimentación y debate, pero es probable que continúe el rápido crecimiento en la producción de biocombustibles. En los Estados Unidos, la Ley de Seguridad e Independencia Energética de 2007 bajo mandato el uso de 136 mil millones de litros (36 mil millones de galones) de biocombustibles anualmente para 2022, más de seis veces más que los niveles de producción de 2006. La legislación también requiere, con ciertas estipulaciones, que 79 mil millones de litros (21 mil millones de galones) de la cantidad total sean biocombustibles distintos del etanol derivado del maíz, y continuó con ciertos subsidios gubernamentales e incentivos fiscales para la producción de biocombustibles.
centro de pruebas de biocombustibles Trabajadores del centro de pruebas de biocombustibles del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) en Golden, Colorado, 2009. Dennis Schroeder — Laboratorio Nacional de Energía Renovable / EE. UU. Departamento de Energía
Una promesa distintiva de los biocombustibles es que, en combinación con una tecnología emergente llamada captura y almacenamiento de carbono, el proceso de producción y uso de biocombustibles puede ser capaz de eliminar de forma permanente el dióxido de carbono de la atmósfera. Bajo esta visión, los cultivos de biocombustibles eliminarían el dióxido de carbono del aire a medida que crecen, y las instalaciones de energía capturarían el dióxido de carbono que se desprende cuando se queman los biocombustibles para generar energía. El dióxido de carbono capturado podría secuestrarse (almacenarse) en depósitos a largo plazo, como formaciones geológicas debajo de la tierra, en sedimentos de las profundidades del océano, o posiblemente como sólidos como carbonatos. Ver también secuestro de carbón .
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