III Seminario Latinoamericano y del Caribe de Bio-combustibles

“Las Algas como fuente de Producción de Biocombustible”

Maritza Guerrero Barrantes

Paola Solera Steller

Docentes e investigadoras

ITCR- Costa Rica

Problemática de los Combustibles

El impacto de los precios del petróleo y los biocombustiblessobre los productos básicos agrícolasUna política comercial adecuada puede ayudar a mitigar la pobreza23 de abril de 2007, Roma – El Comité de Problemas de Productos Básicos (CPPB), un grupo intergubernamental de la FAO, inició hoy una reunión de tres días de duración para analizar cuestiones relacionadas con el desarrollo y las políticas comerciales de los productos básicos agrícolas.

Contacto:John RiddleOficina de prensa, FAO

Business.view

Bomb OPEC May 6th 2008 From Economist.com

What’s the next dumb economic idea in this race?

THE race for the White House has been a depressing experience for anyone foolish enough to have hoped for a rational debate about economic policy. John McCain, who is at least in favour of free trade, admits to being an economic illiterate, while Hilary Clinton and Barack Obama have been united in their remorseless, largely baseless bashing of foreigners (especially the Chinese) and big business. Ordinary Americans may be the main beneficiaries of global capitalism, but it is more likely to be celebrated in Beijing than on America’s hustings.

Alternativas a la problemática de los Combustibles

Energía• Solar Hidráulica• Eólica Geotérmica• Hidrógeno Deuterio• Helio-3• Fusión Nuclear • Fisión nuclear• Mar • Biomasa

Biodigestores (Bacterias)Turba (hulla). Fotobioreactores (Algas aceites)Reactores (Bacterias, hongos, Algas/bacterias aceites)

• Genera independencia económica y energética.

• No es inflamable.

• Biodiesel es seguro manejar y transportar

• Es menos irritante para la epidermis

• Tiene un aroma agradable.

• Libre de contaminación, 10 veces menos tóxico que la sal de la mesa. Biodegradable con producción es renovable.

• Biodiesel es un combustible que ya ha sido probado satisfactoriamente en mas de 15 millones de Km. en EE.UU. y por mas de 20 años en Europa.

Propiedades del biodiesel

• Biodiesel es el único combustible alternativo en EE.UU. en cumplir con los requisitos de la EPA (Enviromental Protection Agency), bajo la sección 211(b) del “Clean Air Act”

•El ciclo biológico en la producción y el uso del Biodiesel reduce aproximadamente en 80% las emisiones de anhídrido carbónico, y casi 100% las de dióxido de azufre

• La combustión de Biodiesel disminuye en 90% la cantidad de hidrocarburos totales no quemado, y entre 75-90% en los hidrocarburos aromáticos.

Propiedades del biodiesel

Son la clave del equilibrio del planeta, ya que consumen altas cantidades de dióxido de carbono (CO2)

La producción primaria en la cadena alimentaria acuática,

El 90% del anhídrido carbónico que es absorbido y es transformado por algas.

Derivados de las algas marinas: los ficocoloides y los pigmentos (b-caroteno o la astaxantina)

Producción de alimentos, agrícolas, industriales.

Sustancias bioactivas susceptibles de ser utilizadasen medicina (terapéuticos).

Biorremediación ambiental

Elaboración de biocombustibles producción de hidrógeno - Biodiesel

Ventajas de las Microalgas

La producción de ácidos grasos poli-insaturados presentagrandes ventajas frente a otras fuentes:

Superan en producción de aceites a otras plantas

Alcanza niveles de producción elevados en condicionescontroladas.

Rápida reproducción: se duplica la producción cada 8 horas.

Requieren menor espacio. Rendimiento por hectárea es treinta veces superior a la de las oleaginosas.

Ventajas de lasMicroalgas

Ventajas de lasMicroalgasFuente alternativa de proteínas.

No compite con otras actividades agrarias.

No requieren agroquímicos.

Bajo riesgo de contaminación

Es una actividad de una baja demanda de energía no requiere suelo fértilni agua de calidad

Microalgas

¡Una nueva y sorprendente aplicación para la ciencia y la industria!

La particularidad de algunas especies de microalgas es la de producir reservas de lípidos que pueden llegan al 70% de su masa cuando están sometidas a estrés como por ejemplo una privación de nitrógeno o un aumento brusco de luz”.

Aceite fúngico (Mucor spp.) 11%

Aceite de microalga Spirulinaspp. 22%

• Cultivos aeróbicos de microalgas.

• Cultivos anaeróbicos de microalgas con bacterias.

• Recientemente, el fango activado y los hongos fueron convertidos a las sustancias aceitosas en las temperaturas relativamente bajas.

• Según las predicciones de FAO la producción de algas experimentará un crecimiento global rápido y sostenido durante las próximas décadas.

– Innovadora y experimenta una fuerte – expansión biotecnológica.–– Aumento la demanda de nuevos

productos bioenergéticos

Las investigaciones sobre cultivos de microalgas

Selección de cultivos e ingeniería genética para incrementar la cantidad de lípidos, celulosa y hemicelulosa en las microalgas.

Manipulación genética del mecanismo por el cual las microalgas cambian de su estado normal crecimiento a la producción de lípidos, a fin de mantener mejor producción de ambos (crecimiento y producción de lípidos).

Optimizar las características de los lípidos producidos por microalgas para convertirlos en combustibles mediante hidro-procesos.

Trabajar en conjunto con personal de refinerías de petróleo para mejorar el hidro-proceso, a fin de convertir el aceite de microalgas en diesel ó gas-avión.

Formas de producción de microalgasEstanques:• Poco profundos para que la luz pueda penetrar.• Los estanques se diseñan de tal manera que dentro ellos sea posible hacer

circular agua y nutrientes constantemente, alrededor y conjuntamente con las microalgas.

• De tal manera las microalgas se mantienen suspendidas en el agua y, con frecuencia regular, son traídas a la superficie.

• Es decir, el agua y los nutrientes para las microalgas son suministrados constantemente. El agua que contiene algas es recibida al otro lado del estanque. Es necesario un sistema de “cosecha” para separar el agua de las algas que contienen aceite natural.

Estanques o sistemas abiertos de microalgas

La producción de microalgas en fotoreactores, estárelacionada con problemas previos encontrados en estanques abiertos como:

Invasión de algas indeseables con baja producción;

Vulnerabilidad de las microalgas a fluctuaciones de temperatura; pérdida de microalgas por evaporación de agua en estanques, etc.

Fotobioreactores

Fotobioreactor – Unidad de Pruebas:

Proceso:a) Preparar inoculante (microalgas).

b) Llenar el tanque del fotobioreactorcon agua y nutrientes.

c) Iniciar la recirculación.

d) Añadir el inoculante.

e) Comenzar a suministrar CO2. BotryococcusBotryococcus brauniibraunii

f) Esperar a que la mezcla esté homogénea (verde uniforme).

g) Suministrar agua; nutrientes y CO2 a la mezcla.

h) Control del pH.

Cultivos de microalgas

Agitación constante

Cosecha en Fotobioreactores:

La cosecha de alga (separación de agua y algas) puede efectuarse mediante centrifugación o filtrado. En condiciones óptimas es posible cosechar cada 3. 5 ó 4 horas.

Secado:

El alga puede ser secada al sol, mediante vacío, centrífugas o en invernaderos.

Extracción de Aceite:

El alga seca retiene sus aceites que pueden extraerse mediante prensado (70 a 75% de aceite se obtiene de la materia seca) y encombinación con solventes como hexano, benceno o éter.

Después de haberse extraído (expelido) aceite mediante prensado, la pulpa resultante se mezcla con ciclo-hexano para extraer el remanente de aceite.

El aceite se disuelve en el ciclo-hexano, y la pulpa se filtra fuera de la solución.

La separación de aceite y ciclo-hexano se efectúa mediante destilación.

Con la combinación de estos dos procesos (pensado y solventes) es posible obtener alrededor de 10-80% del aceite contenido en algas.

AGUAAGUA

ALGAS

CO2

Nutrientes

Medio de

cultivo de

producción

CentrifugadoCentrifugado

SecadoPrensado

Residuos sólidos

Aceite algal

AlgasScenedesmus sp.

Chlamydomonas sp.

Clorella sp.

Spirogyra sp

Dunaliella sp.

Euglena so.

Prymnesium sp.

Porphyridium sp.

Synechoccus sp.

Fuente: Morton Satin, Chief Agro-Industries and Post-Harvest Management Service

Fuente

Elaeisguineensis

(palma africana)

Glycine max(soya)

Heliantusannus

(girasol)

Brassicanapus(colza)

Microalgas

Fuente de aceite

Fruto y semilla Semilla célula

Biomasa de aceite (%)

22 - Semilla50 - Fruto 18-23 45 40 40-80 (según ssp)

Producción de aceite 5.550 l/ha 420

l/ha 890 l/ha 1.500 l/ha

Lagunas: 140.290 l/ha por

añoFotobioreactores

1.402.910 l/ha por año

ProducciónMundial biodiesel

50% 25% 25%

Relación de la producción de aceite algalRelación de la producción de aceite algal

GreenFuel Technologies

Massachussets, USA.

Utilización de fotobiorreactores.

Diatomea:

Didymosphenia geminata.

“La productividad por área es de 2 a 5 veces mayor en comparación con los cultivosagrícolas tradicionales, y presentaun crecimiento más rápido”

Productoras de biodiesel a partir de microalgas

Productoras de biodiesel a partir de microalgas

Instituto Tecnológico de Canarias (ITC) ha venido desarrollando una importante labor de investigación en el campo de la producción y explotación de microalgas, a través de su departamento de Biotecnología.

Héctor Mendoza Guzmán, investigador principal del Departamento

Inventor Miao Jian Ren

Centro de Pesquisa do Rio de Janeiro,Fundação Mokitiokada Divisão de Energía,Instituto Nacional de Tecnología.

Empresa bioking, con pequeños bioreactores

Green Energy NV, Investiga en: Países Bajos, España, Portugal.

Global Green Solutions, Vertigo Energy

University Davis - Chevron Research.

Celulosa Investments, Grupo Aurantia.

Gadir Biodiesel, conglomerado empresarial junto a Gadir Fotovoltaica.

Inria (Instituto Nacional de Investigaciones en información y automática de Francia en la de Ciudad Sophia – Antipolis (70% de aceite a partir de microalgas).

Biofuel Jet, cultiva en estanques.

Productoras de biodiesel a partir de microalgas

Productoras de biodiesel a partir de microalgas

Australia,Biotechnical and EnvironmentalApplication of Microalgae

Botrycoccus Braunii

Argentina"De una hectárea de soja se obtienen 106 galones de aceite. De una de algas, 26,420 galones. La diferencia es notoria“.Empresa Oilfox con procesos enzimáticos

Productoras de biodiesel a partir de microalgas

Algatech cultiva desde 1999En el desierto de Negev-Israel

“Una hectárea 136.900 litros de aceite conmicroalgas cuya biomasa seca contiene un 70% de aceite”.

Haematococcus pluvialis

Chemical Engineering University of New, Hampshire, Kingsbury Hall, Durham (2006).

Jacobs University in Bremen- Professor, Laurenz Thomson.

Algae Kink, Algae Growing Systems Photobioreactors.

Gracias