BIODIÉSEL DE ALGAS

INSTITUTO TECNOLOGICO DE MINATITLAN

ÍNDICE

Introducción………………………………………………………………………….3Objetivo general……….……………………………………………………………3 Desarrollo histórico……………………………………………………………….3Síntesis………………………………………………………………………………….7Alcances y limites…………………………………………………………………..9Conclusiones y recomendaciones……………………………………………9Referencias bibliográficas………………………………………………………10Anexos………………………………………………………………………………….11

Introducción

En este siglo la humanidad afronta una grave problemática debido al aumento de la demanda energética mundial, agotamiento de los combustibles fósiles, incremento del precio del petróleo y las dificultades ambientales causadas por los gases de invernadero tales como la contaminación local del aire y el calentamiento global. Esta situación demanda urgentemente fuentes alternativas de energía basadas en procesos sustentables, renovables y amigables con el ambiente, que además posibiliten la captura de CO2. Una alternativa energética promisoria que ha resultado muy atractiva en años recientes es el biodiesel (Donohue & Codgell, 2006; Schenk et al., 2008; Meng et al., 2009; Rodolfi et al., 2009).

La finalidad de esta investigación es dar a conocer el desarrollo que han tenido otros países en la producción del biodiesel, específicamente el biodiesel de algas, como se produce, las ventajas y desventajas que ocasiona para nuestro entorno.

Objetivo general

Investigar y analizar sobre una alternativa de solución de un tipo de biocombustible para suplantar la inexistencia del petróleo en el futuro, buscando prevenir y disminuir las dificultades ambientales.

Desarrollo histórico actual del biodiesel

El biodiesel consiste en monoalquil-ésteres de alcoholes de cadena corta, usualmente etanol y metanol, con ácidos grasos de cadena larga obtenidos a partir de biomasa renovable y que es técnicamente capaz de sustituir al diesel derivado de petróleo como combustible (Sheehan et al.,1998; Liu & Zhao, 2007; Song et al., 2008). En contraste con el petrodiesel, el biodiesel ofrece varias ventajas ya que es una fuente de energía renovable y biodegradable (se degrada cuatro veces más rápido que el diesel fósil) y produce menos emisiones indeseables (CO, hidrocarburos aromáticos policíclicos, partículas de hollín, óxidos de azufre y nitrógeno, metales) durante su combustión a causa de su estado oxigenado, siendo éstas por ende menos nocivas. Además, posee propiedades lubricantes que reducen el desgaste del motor y es un material seguro para su transporte, almacenamiento y manejo debido a su baja volatilidad y elevado punto de inflamación (100 - 170°C). El biodiesel puede utilizar la infraestructura actual de almacenamiento y distribución para el diésel de petróleo. Asimismo, debido a la similitud de las propiedades físicas y químicas del diesel fósil con las del biocombustible, su uso no requiere de modificación alguna en los motores diesel convencionales, por lo que puede ser empleado en éste ya sea directamente (B100) o en mezclas biodieselpetrodiesel al 2% (B2), 5% (B5) y 20% (B20) (Al-Zuhair, 2007; Anónimo, 2007; Liu & Zhao, 2007; Song et al., 2008; Vasudevan & Briggs, 2008).

Existen diversas metodologías para la producción de biodiesel, cuatro de ellas han sido estudiadas exhaustivamente: uso directo de aceites o mezclas de éstos con diésel fósil, microemulsiones, pirolisis y transesterificación. La aplicación de las tres primeras alternativas en motores diesel es impráctica e insatisfactoria, ya que ocasiona problemas tales como la obstrucción de los inyectores, la formación de depósitos de carbono, la combustión incompleta, el golpeteo en el motor, el desgaste excesivo del mismo, el daño del lubricante y, en el caso específico de la pirólisis, la eliminación de los beneficios ambientales inherentes al uso de combustibles oxigenados. La transesterificación o alcohólisis (Fig. 1) es la reacción química ocurrida entre los aceites

(triacilglicéridos) y un alcohol (comúnmente metanol, etanol, propanol o butanol) para producir glicerol y alquil ésteres de ácidos grasos, los cuales son conocidos como biodiesel.

Los principales factores que influyen en el proceso son la relación molar alcohol: glicéridos, el tipo de catalizador (álcali, ácido, lipasas), la temperatura, el tiempo de reacción y el contenido de agua y ácidos grasos libres en la materia prima. En la actualidad, la mayoría del biodiesel es producido mediante transesterificación alcalina, a causa de su rapidez y condiciones moderadas que la caracterizan (Ma & Hanna, 1999; Al-Zuhair, 2007; Liu & Zhao, 2007; Sharma et al., 2008; Vasudevan & Briggs, 2008).

La Unión Europea, con una producción de 8,812 millones de litros (ML) en el 2008, es el líder mundial en la industria del biodiesel y se estima que lo seguirá siendo durante la década próxima. Alemania encabeza la lista de países productores (3,203 ML), seguido por EUA (3,182 ML), Francia (2,063 ML) e Italia (676 ML); países en desarrollo tales como Malasia, China, Brasil, Colombia, Argentina e Indonesia, son prometedores en la industria del biodiesel. Se estima un mercado de biodiesel de 168,206 ML para el 2016 (European Biodiesel Board, 2008; Li et al., 2008; US National Biodiesel Board, 2008). La introducción exitosa y comercialización del biodiesel en varios países ha dado lugar al establecimiento de normas que regulan sus propiedades y aseguran su calidad. Los estándares usualmente utilizados como referencia son la norma ASTM D6751 en EUA y las normas europeas EN 14213 (biodiesel para calefacción) y EN 14214 (biodiesel para uso vehicular). El cumplimiento de tales disposiciones precisa de biodiesel enriquecido en ácidos grasos de cadena larga con elevado grado de saturación

(preferentemente los ácidos palmitoleico (16:1), oleico (18:1) y mirístico (14:0)) que permitan disminuir las emisiones tóxicas y mejorar las propiedades del biocombustible (número de cetanos, poder calorífico y estabilidad oxidativa) sin comprometer sus características de flujo, viscosidad y lubricidad (Knothe, 2005; Chisti, 2007; Schenk et al.,2008).

Biodiesel de algas.

De las algas se extraen diferentes productos que pueden ser utilizados en el sector farmacéutico, alimenticio, de la cosmética y en el sector energético. Entre estos productos destacan los ficoloides o hidrocoloides polisacáridos, que son unos polisacáridos complejos obtenidos de las algas de las divisiones Phaeophyceae (feofitas) y Rhodophyceae (rodófitas), que forman sustancias coloidales cuando son dispersados en agua. Los polisacáridos recuperados de algas, más importantes son los alginatos, el agar, la laminarina, fucoidina, galactanos, y la carragenina, que tienen diversos usos. La composición química de algunas algas expresada en base a materia seca (%) es la siguiente:

A continuación se presentan algunos ejemplos de cultivo de algas; bien para producir aceites, bien para producir otro tipo de productos.

La casa Algae Link lleva tiempo comercializando productos para producción de

microalgas. Empezó con biorreactores verticales, posteriormente horizontales, ambos en forma tubular. Actualmente también oferta estanques con y sin invernadero. En su página web pueden verse con detalle los costes de los productos ofertados y las condiciones de sus ofertas.

Los consumos de energía eléctrica para 1,000 m² de estanque de algas, según Algae Link, son:

En estos consumos no figuran los de la centrifugación de las microalgas, la transesterificación y los procesos necesarios para que el metiléster cumpla con las especificaciones UNE 14214.

Síntesis

México entrará en crisis energética a corto plazo debido al agotamiento de sus reservas de petróleo por lo que es de urgencia desarrollar biotecnologías para la explotación de los recursos naturales renovables antes de que esta crisis nos alcance. Las microalgas, la Jatropha, el aceite de palma y los residuos agrícolas y forestales son parte de la solución.

La situación actual debida al agotamiento de los combustibles fósiles, incremento del precio del petróleo y dificultades ambientales, demanda urgentemente fuentes alternas de energía siendo una opción promisoria el biodiesel; biocombustible producido primordialmente a partir de aceites provenientes de plantas oleaginosas, cuya disponibilidad desafortunadamente, es incapaz de sustituir el mercado de petrodiesel en México y el mundo. El uso de microalgas para la producción de biodiesel es una alternativa ventajosa debido al elevado contenido de lípidos y perfil idóneo para la obtención del biocombustible que éstas ofrecen. Aunado a lo anterior, otros atributos de las microalgas son su elevada eficiencia fotosintética, su capacidad de crecer tanto en aguas marinas, dulces, residuales y salobres, así como su velocidad de crecimiento relativamente alta.

La producción de biocombustible a partir de microalgas no es precisamente nueva, pero un grupo de investigadores mexicanos de Coahuila crearon una nueva forma de hacerlo que resuelve dos problemas a la vez.

El Departamento de Biotecnología de la Facultad de Ciencias Químicas de la Universidad Autónoma de Coahuila (Uadec) desarrolló un proyecto de de producción de biodiesel a partir de la biomasa algal generada en el proceso de tratamiento de aguas residuales.

Foto: agencianvm

La nueva tecnología tiene el potencial de reducir los costos de la producción de biodiesel en México, ya que utiliza un proceso necesario -el tratamiento de las aguas- para obtener la materia prima necesaria para producir el biocombustible.

Esto se suma a una serie de mejoras de una técnica que continúa evolucionando a paso veloz. La producción de biodiesel a partir de microalgas es considerada la tercera generación de esta tecnología.

Primera generación: el biocombustible era producido a partir de materias primas destinadas a la alimentación humana.

Segunda generación: se empleaba tierra que podría utilizarse para cultivar alimentos.

Tercera generación: gracias a la utilización de microalgas, no es necesario ocupar recursos destinados a la alimentación.

Obtener las microalgas del proceso de tratamiento de aguas residuales es un paso más en la búsqueda por optimizar la eficiencia y sostenibilidad de esta tecnología.

Alcances y limitaciones

Alcances:

1. El presente estudio muestra algunas necesidades de general una alternativa ventajosa de biodiesel de algas y microalgas para suplantar el combustible.

2. La investigación abarca únicamente algunos países que han generado esta alternativa, además se proporciona como producir este biocombustible.

Limitaciones:

1. La falta de actualización de los registros de información de los países e industrias que han realizado esta alternativa.

2. Datos incompletos y no actualizados de sitios webs.

3. La administración del tiempo en el período de recolección de la información.

Conclusiones y recomendaciones

Los biocombustibles, aunque no son la solución a los problemas energéticos, económicos y ambientales, son un medio por el cual se puede llevar a cabo la transición energética de una economía sustentada en los combustibles fósiles a una economía mundial basada en fuentes renovables de energía, entre ellas el hidrógeno. Este es el siglo donde debe dejar de quemarse al petróleo, pues es un bien de alto valor industrial, ya que de él se producen plásticos, medicinas, aditivos alimenticios, colorantes, detergentes, lubricantes, y otras sustancias importantes. En este siglo debe impulsarse una economía de los biocombustibles no provenientes de recursos alimenticios ni de algunos otros recursos que impacten a la sustentación humana ni al medio ambiente.

Referencias bibliográficas

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2.Díaz, E. (2011). Cargue su tanque con algas. 7/Nov/2017, de Reforma Sitio web: file:///C:/Users/lizbeth/Downloads/RRA-algas-Reforma.pdf

3.Sanchez, F. (2016). Obtienen biodiesel de algas. 8/Nov/2016, de Agencia Informativa Conacyt Sitio web: http://www.conacytprensa.mx/index.php/tecnologia/biotecnologia/5995-u-a-de-c-desarrolla-proyecto-de-produccion-de-biodiesel-a-partir-de-biomasa-algal-facultad-ciencias-quimicas-u-a-de-c-saltillo-coahuila-biotecnologia

4.Montiel, J. ( enero - abril 2010). POTENCIAL Y RIESGO AMBIENTAL DE LOS BIOENERGÉTICOS EN MÉXICO. Ra Ximhai Vol. 6 , pp. 57-62.

5.Almazan, J. (2008). Biodiesel de Alga. 7/Nov/2017, de ResearchGate Sitio web:https://www.researchgate.net/publication/50276282_Biodiesel_de_Algas

6.Rosario Castellanos, (S/F). Algas. 8/noviembre/2017, comisión nacional para el conocimiento y el uso de la biodiversidad Sitio web: http:// http://www.biodiversidad.gob.mx/especies/gran_familia/plantas/algas/algas.html

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8.Patricia Tapia. (12/02/2017). Biodiesel a la espera de brillar en México. 7/noviembre/2017, de Milenio Sitio web: http://www.milenio.com/negocios/biodiesel-espera-mexico-cambio_climatico-biocombustibles-medio_ambiente-milenio_0_901709836.html

9.S/A. (S/F). La producción de Biodiesel. 7/noviembre/2017, de Copyright © 2017 Sitio web: http://www.biodisol.com/biodiesel-que-es-el-biodiesel-definicion-de-biodiesel-materias-primas-mas-comunes/la-produccion-de-biodiesel-materias-primas-procesos-calidad/

10.Sergio Elguezábal. (10/octubre/2017). La producción de Biodiésel. 7/noviembre/2017, de Copyright © Sitio web: https://historiaybiografias.com/biocombustible1/

Anexos

http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/IQ_biocombustibles_4a_generacion_25608.pdf

https://www.cityexpress.com/blog/orgullo-mexicano-investigadores-transforman-microalgas-en-biodisel

https://www.youtube.com/watch?v=l3Hf5Y2ddmU

https://www.youtube.com/watch?v=zr0BYGFSouQ

http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/IQ_biocombustibles_4a_generacion_25608.pdf

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