Seminario de hidrógeno y bioenergía

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Seminario de hidrógeno y bioenergía

ER-ESHB-1802-B1-001

Fabián Montero Flores

Unidad 3

Biomasa

Evidencia de aprendizaje.

Proyecto de sistema bioenergética

SERGIO ADRIÁN MÁRQUEZ BARRIOS

ES172011571

Septiembre, 2018

Índice:

Introducción:        3

• ¿Por qué utilizar métodos para producir, almacenar y transportar hidrógeno en México?        3
• ¿Será viable en un futuro?        4
• ¿Crees que se dará en poco tiempo?        4

Desarrollo de la Actividad: Producción de biocombustible a partir de microalgas        4

• Explicación del tema        4
• Proceso, condiciones, catalizadores, reactantes, productos, equipo.        9
• Beneficios al medioambiente, economía.        18
• Aplicación de esta producción o tecnología en México, ¿existen en México?        19
• Tecnologías actuales y desarrollo de esta tecnología        19

Conclusiones.        25

Bibliografía        27

Introducción:

¿Por qué utilizar métodos para producir, almacenar y transportar hidrógeno en México? 

El hidrogeno se puede considerar como el combustible del futuro, las investigaciones de un nuevo combustible el cual beneficia al planeta y a todos los que habitamos en él.

El hidrogeno es eficaz ya que cuenta con reservas prácticamente ilimitadas, se encuentra en la mayor parte del planeta, sí se logrará obtener económicamente por la electrólisis del agua, tiene un poder de explosión superior al de la gasolina, y además su producto de reacción es vapor de agua, es decir ya no existiría la contaminación debido a los automóviles.

EL Cinvestav creó el Plan Nacional de Hidrogeno, que es una iniciativa que permite identificar tecnologías, productos y mercados clave para el desarrollo del hidrógeno como combustible y fuente de energía sustentable en México, a través de la investigación, formación de recursos humanos especializados, transferencia de tecnología, producción de bienes, servicios y aplicaciones en el sector productivo.

El proyecto identifica seis líneas especializadas que son desarrolladas por los grupos de tecnología del hidrógeno existentes en el país, las cuales son: producción y almacenamiento de hidrógeno; investigación y desarrollo de nuevos materiales para su manufactura; aplicación en celdas de combustible de hidrógeno; modelación y simulación para el diseño de nuevos materiales y celdas de combustible; manufactura, implementación de pruebas piloto y desarrollo de prototipos de celdas de combustible y, finalmente, aplicación de las celdas de combustible en la generación de calor y electricidad para industrias, empresas, hospitales, zonas habitacionales y transporte. Referente al almacenamiento. El hidrógeno presurizado es la tecnología comercial más utilizada actualmente para almacenar hidrógeno. Aunque el hidrógeno es difícil de comprimir ya que requiere altas presiones, es decir, alta energía, para almacenar suficiente gas.

A pesar de este hecho, el costo del hidrógeno presurizado es alto debido principalmente a las etapas de compresión y enfriamiento requeridas después de la producción de hidrógeno. Esta energía aumenta aún más ya que los recipientes de distribución y los dispensadores deben estar a presiones más altas antes del despacho.

La necesidad de refrigeración durante la transferencia de combustible puede requerir de energía adicional (0,15 kWh/kg de H2) pre-enfriando (40°C) para garantizar temperaturas de llenado rápidas de 85°C o inferiores.Las tecnologías utilizadas en el transporte del hidrógeno pueden ir evolucionando entre el medio y el largo plazo. Los métodos utilizados en las primeras etapas, cuando los volúmenes son relativamente bajos, pueden ser diferentes de aquellos que se usen cuando el hidrógeno esté establecido y se use en grandes cantidades como primer portador de energía.

En grandes volúmenes, una extensa infraestructura de gaseoductos será probablemente la manera más rentable económicamente para distribuir hidrógeno. Se necesitan precios más reducidos y unas tecnologías energéticamente más eficientes para transportar y manipular el hidrógeno. La producción y la distribución deberían estar integrados para minimizar los costes. Se puede decir que para distribuir grandes cantidades se requeriría de un gaseoducto, para grandes distancias por medio del hidrogeno líquido, el hidrogeno comprimido se utilizaría para distancias cortas y cantidades pequeñas, y en hidruros metálicos para cortas distancias.

¿Será viable en un futuro?

El uso del hidrogeno como recurso no renovable a corto plazo es viable ya que se contaminaría menos, la limitante es la infraestructura ya que en términos generales se requiere de instalaciones y equipamientos. Aunque considero que hay plantas y/o complejos que manejan presiones y procesos de hidrocarburos que pudieran adecuarse de acuerdo a la normatividad aplicable para el uso de este recurso.

¿Crees que se dará en poco tiempo?

Considero que de acuerdo a las necesidades del planeta se debería dar más importancia al uso del hidrogeno como energía alternativa.

Desarrollo de la Actividad: Producción de biocombustible a partir de microalgas

Explicación del tema

El resultado de los procesos para la generación y/o creación de los biocombustibles a través de la biomasa que son principalmente alcoholes, éteres, ésteres y otros productos químicos que provienen de compuestos orgánicos de base celulósica. Este término aplica principalmente a los combustibles destinados a producir electricidad como a los que se utilizarán en los medios de transporte. Estos pueden ser sólidos, gaseosos o líquidos y para que los biocombustibles de origen agrícola sean una alternativa energética real, se necesita que estos productos, compartan características equivalentes a los de procedencia fósil.

Los proyectos que se han desarrollado sobre la producción de biodiesel a partir de microalgas, como materia prima alternativa a las convencionales, aprovechando además su utilización en estaciones depuradoras de aguas residuales y aportando así un valor añadido a su uso. Es importante conocer los parámetros que afectan al crecimiento de microalgas, así como los tipos de sistemas para su producción, ya que van a condicionar la calidad de la materia prima y los costes asociados al proceso global. En cuanto al proceso de producción de biodiesel, en los últimos años se está investigando y trabajando a pequeña escala los procesos libres de glicerol con fluidos supercríticos. Con esta tecnología se pretende evitar la producción de glicerol, cuyo mercado está saturado en la actualidad, y obtener además un mayor rendimiento que los procesos convencionales. Los recientes estudios revelan que esta tecnología tiene un gran potencial, sin embargo, hay que comparar globalmente el proceso de producción ya que los costes de instalación y operación son superiores a otras técnicas. La fotosíntesis representa un proceso biológico en el que los organismos fotoautótrofos (incluyendo microalgas y cianobacterias) generan compuestos orgánicos a partir de compuestos inorgánicos utilizando la energía de la luz. El proceso de fotosíntesis se desarrolla en dos fases: fase lumínica, en las que las reacciones sólo ocurren en presencia de luz, y fase oscura, que corresponde a las reacciones de fijación de carbono y que no requieren de luz.

En la fase lumínica, que tiene lugar en las membranas fotosintéticas, la energía de la luz es convertida en energía química proporcionando el reductor bioquímico (NADPH2) y un compuesto de alta energía (ATP). En la fase oscura, que se desarrolla en los estromas, el NADPH2 y el ATP son utilizados para reducir el CO2 en carbohidratos, proceso conocido como Ciclo de Calvin[pic 4]

Fig. 1.- Esquema de la fotosíntesis

Existen multitud de parámetros que pueden influir fuertemente en el crecimiento de la biomasa algal, acelerándolo o ralentizándolo de manera significativa, pudiendo incluso llegar a inhibir el proceso. Los parámetros más importantes que afectan al crecimiento de las microalgas son:

• LUZ: Los organismos fotosintéticos sólo emplean la fracción del espectro de la luz solar que es fotosintéticamente activa, es decir, longitudes de onda entre 350 y 700 nm. Esta fracción fotosintéticamente activa o photosynthetically active radiation (PAR) supone un 40% de la radiación total del sol. En el caso de las microalgas, se han registrado eficiencias de conversión luz-biomasa entre 1 y 4% en sistemas abiertos y aún mayores en fotobiorreactores cerrados.

El crecimiento de los microorganismos fotosintéticos es proporcional a la intensidad de la luz recibida siempre que ésta se sitúe por debajo de un cierto valor máximo (fotolimitación). A partir de este valor, los sistemas fotosintéticos receptores se ven dañados y la fotosíntesis se ve inhibida. A este fenómeno se le denomina fotoinhibición. Las algas adaptadas a bajos niveles de luminosidad tienen una respuesta más rápida a cambios en la intensidad luminosa que las que se encuentran adaptadas a intensidades altas de luz. Las algas se adaptan a los cambios de luz variando el contenido de clorofila a de sus células, de modo que las algas adaptadas a bajas intensidades lumínicas tienen más clorofila.[pic 5]

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