Renovables y de carbono neutral biocombustibles son necesarios para el medio ambiente y sostenibilidad económica

Resumen: Renovables y de carbono neutral biocombustibles son necesarios para el medio ambiente y

sostenibilidad económica. La viabilidad de la producción de biocombustibles de primera generación es sin embargocuestionable debido al conflicto con el suministro de alimentos. biocombustibles de microalgas son una alternativa viablealternativa. La productividad de aceite de microalgas muchos supera los cultivos de aceite mejor que producen.Este trabajo tiene como objetivo analizar y promover enfoques de integración de microalgas sostenible la producción de biocombustibles para satisfacer las necesidades energéticas y medioambientales de la sociedad. El énfasises en la tecnología de licuefacción hidrotérmica para la conversión directa de la biomasa de algas a líquido gasolina.

Palabras clave: Biomasa; biocombustibles; El biodiesel; licuefacción hidrotermal; microalgas; La pirólisis;

Energía sostenible

1. Introducción

La economía mundial corre literalmente en energía. Un crecimiento económico, junto con un aumento la población ha dado lugar a un aumento constante de la demanda de energía a nivel mundial. Si los gobiernos de todo el palillo mundo para las políticas actuales, el mundo necesitará casi un 60% más de energía en 2030 que en la actualidad, de esta 45% será entregado por China e India juntas [1]. El transporte es uno de los de más rápido crecimiento sectores que utilizan 27% de la energía primaria [2]. El uso continuado de combustibles fósiles no es sostenible, ya queson recursos finitos [3], y su combustión dará lugar a un aumento de las emisiones relacionadas con la energía de gases de efecto invernadero (GEI), a saber., dióxido de carbono (CO2), dióxido de azufre (SO2) y los óxidos de nitrógeno (NOx).

Las futuras reducciones en la huella ecológica de la generación de energía residirán en una de múltiples facetas enfoque que incluye nuclear, solar, el hidrógeno, el viento y los combustibles fósiles (carbón de la cual es secuestrado), y los biocombustibles [4-6]. Biofuel puede definirse en términos generales como sólido, líquido, o gas combustible que consiste de, o derivado de la biomasa. Rudolph Diesel demostró por primera vez el uso de biodiesel a partir de una variedad de cultivos en 1900. Sin embargo, la amplia disponibilidad de petróleo barato durante el siglo 20 determine otra cosa. En general, pasar de la dependencia de la sociedad lejos de petróleo para renovables biomasa contribuye al desarrollo de la sociedad industrial sostenible y la gestión eficaz de GEI [7, 8]. Una de las principales críticas a menudo dirigida contra biomasa, en particular contra el combustible a gran escala producción, es que va a consumir grandes extensiones de tierras de cultivo y hábitats nativos, subir los precios de los alimentos, y dar lugar a una escasa reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero [5, 9-10]. Sin embargo, este llamado "alimentos versus combustibles" controversia parece haber sido exagerado en muchos casos. Los estudios creíbles muestran que con plausibles desarrollos tecnológicos, los biocombustibles podrían suministrar alrededor del 30% de la demanda mundial en un medio ambiente de manera responsable sin afectar la producción de alimentos [11].

Por el momento, sólo el biodiésel y el bioetanol se producen a escala industrial. Ellos son los

la sustitución del petróleo destinados a motores de combustión interna, y se derivan de cultivos alimentarios como caña de azúcar, remolacha azucarera, maíz (maíz), el sorgo y el trigo, aunque otras formas de biomasa se pueden utilizar, y puede ser preferible [12]. La preocupación más importante es la ineficiencia y la sostenibilidad de éstos biocombustibles de primera generación. En contraste, la segunda generación de biocombustibles se derivan de no alimentaria materia prima. Se extraen a partir de microalgas y de otras fuentes microbianas, la biomasa lignocelulósica, paja de arroz y bio-éteres, y son una mejor opción para hacer frente a la seguridad alimentaria y energética y preocupaciones ambientales. Microalgas, utilizar un proceso fotosintético similar a las plantas más altas y puede completar todo un ciclo de cultivo cada pocos días. De hecho, la biomasa tiempo para duplicar microalgas durante el crecimiento exponencial puede ser tan corto como 3,5 h [13]. Algunas microalgas crecen en heterótrofa fuente de carbono orgánico. Sin embargo, la producción heterotrófica no es eficiente como usar fotosintética microalgas [13], debido a que la fuente de carbono orgánico renovable requerida se produce en última instancia por plantas de cultivo fotosintéticos.

Las microalgas son verdaderas fábricas bioquímicas en miniatura, y aparecen más fotosintéticamente

eficientes que las plantas terrestres [14] y son eficientes fijadores de CO2 [15]. La capacidad de las algas para fijar el CO2 se ha propuesto como un método de eliminación de CO2 a partir de gases de combustión procedentes de centrales de energía, y por lo tanto puede ser utilizado para reducir la emisión de gases de efecto invernadero. Muchas algas son excesivamente rica en aceite, que se puede convertir a biodiesel. El contenido de aceite de microalgas algunos excede 80% del peso seco de la biomasa de algas [13, 16].

La cosecha anual neto de la biomasa de algas cultivadas en zonas subtropicales puede ser tan alta como 40 toneladas ha-1 (Materia seca), aún mayor si se suministra CO2 [17]. Es posible producir aproximadamente 100 g m-2 d-1 de algas de materia seca en los sistemas de cultivo simples [18]. En teoría, las algas con alto contenido de petróleo podrían producir casi 100 veces de la soja por unidad de superficie de tierra [19]. Los cálculos realizados por Chisti [20] con claridad demostrar la fuerte escenario de microalgas para biocombustibles. El uso de algas como cultivos energéticos tiene potencial, debido a su fácil adaptabilidad a las condiciones de crecimiento, la posibilidad de crecer bien en agua dulce o marina aguas y evitando el uso de la tierra. Además, dos tercios de la superficie de la Tierra está cubierta de agua, por tanto, las algas sería verdaderamente opción renovable de gran potencial para las necesidades energéticas mundiales. Este trabajo tiene como objetivos para analizar y promover enfoques de integración para la producción de biodiesel de microalgas sostenible, con énfasis en la tecnología hidrotérmico para la licuefacción directa de la biomasa de algas sin la necesidad de secar el materia prima.

2. Producción de Biodiesel Integrado de microalgas

La clave para la producción a gran escala de biocombustibles es hacer crecer las especies adecuadas de biomasa en un sistema integrado sistema de conversión de la producción de biomasa (IBPCS) a costes que permiten al sistema en general para ser operado en un beneficio. La ilustración de la figura 1 es un modelo conceptual para la producción de biomasa integrada [17] que se pueden adoptar para la producción de biodiesel de microalgas. El diseño de un IBPCS requiere el combinación y optimización de varios factores tales como el cultivo de biomasa, gestión del crecimiento, el transporte a plantas de conversión, secado, separación de productos, el reciclaje de residuos (líquidos y sólidos) gestión, el transporte de los productos comercializables y marketing. Estos factores se pueden simplificar y reducido a tres grupos principales; el cultivo de microalgas, cosecha y procesamiento de la biomasa. En el caso idealizado, las plantas de conversión se encuentra en o cerca de las áreas de crecimiento de biomasa para reducir al mínimo la coste del transporte de la biomasa a las plantas, de los cuales todos los efluentes no combustible se reciclan al crecimiento áreas como se demuestra en la Figura 1 [17]

Figura 1. Un modelo conceptual para la producción de biomasa integrada y conversión sistema de integración

[pic 1]                         

El crecimiento puede ser implementado en una granja de microalgas . Sería equivalente a un sistema aislado

con entradas de luz solar , aire , CO2 y agua. Los nutrientes se reconstituyen en función de su situación en el

medio de crecimiento y los controles ambientales y problemas de eliminación de residuos se reducen al mínimo .Aproximadamente , la mitad del peso seco de la biomasa de microalgas es carbono [ 21 ] , que es típicamente derivado de CO2 . Por lo tanto , la producción de 1 kg de biomasa de algas fija de 1,6 - 1,8 kg de CO2 . El CO2 debe ser alimentado continuamente durante las horas diurnas . Por lo tanto, una granja de algas puede estar situado adyacente a una planta de energía para la utilización de CO2 del proceso de combustión [ 17 , 19 , 22 ] . En tal circunstancia , la gestión de otras emisiones gaseosas y aguas residuales mediante el cultivo de algas también es posible. Se debe a que las algas pueden eliminar eficazmente el nitrógeno , el fósforo y metales pesados ​​tales como As , Cd , Cr y desde acuosa soluciones [ 19 , 23 ] . Dado que el control de emisiones y gestión de aguas residuales son costosos y técnicamente exigente , el uso de las aguas residuales como una fuente de nutrientes para la producción de algas , junto con tratamiento de aguas residuales se añaden los beneficios ambientales y económicos . La biomasa de algas producida necesita ser procesada adicionalmente para recuperar la biomasa . Un problema asociado con la biomasa de algas es la relativamente alto contenido de agua . Normalmente se requiere pre-tratamientos para reducir el contenido de agua y aumentar la densidad de energía . Este requisito en consecuencia aumenta el coste de la energía . Sin embargo , directa licuefacción hidrotérmico en condiciones de agua sub- críticos puede ser empleado para convertir la biomasa húmeda para combustible líquido sin reducir el contenido de agua. , mediante la adopción de enfoques de integración en general , tales como tratamiento de aguas residuales , nutrientes y metales pesados ​​recuperación mediante el cultivo de algas , por el que adicional beneficios económicos se crean el obstáculo del alto costo de la producción de biodiesel a partir de algas puede ser superar

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