BIODIESEL DE ALGAS
“O DOE
dos EUA estima que, a fim de substituir todo o combustível de petróleo
no EUA
com biocombustível derivado de algas, sob cultivo intensivo requer apenas
15.000
quilômetros quadrados, aproximadamente o tamanho do estado de Maryland
(43).”
O uso
de biocombustíveis não é apenas uma alternativa econômica e segura para
os
combustíveis fósseis, mas também tem muitos favoráveis aspectos ambientais e
sociais:
(i)
biodiesel é biodegradável e inofensivo
(ii)
pode ser produzido a partir de materiais renováveis
(iii)
ou ésteres metílicos de ácidos graxos não contêm enxofre
(iv)
biodiesel reduz consideravelmente as emissões de fuligem (até 50%)
(v) de
biodiesel emite a mesma quantidade de CO2 que é absorvido durante o
cultivo
da oleaginosa
(vi)
não conter qualquer um dos agentes cancerígenos encontrados no óleo diesel
(vii
biodiesel) não é considerado um material perigoso
(viii)
existem inúmeras vantagens sociais e econômicas da sua utilização,
particularmente
nos países em desenvolvimento como o Brasil
(ix) o
biodiesel representa uma saída adequada para a indústria de óleo vegetal,
servindo
como uma ferramenta importante para a regulação do mercado e
(x)
aumenta a vida útil do motor devido a uma superior capacidade de
lubrificação .
 |
| Instalação
de sistema fechado de cultivo de algas com reciclagem de água | |
HISTÓRIA
Em seu
sentido mais geral, o biodiesel é derivado de biomassa qualquer substituir
o óleo
diesel. Hoje, o biodiesel passou a significar uma modificação química muito
específica
de óleos naturais .
A
idéia de produzir gás metano a partir de algas foi proposta no início dos anos
1950 .
As
crises de 1970 'do petróleo levou o governo vários estudos financiados em
combustível
de algas em França, Alemanha, Japão e E.U.A., e em outros países, em uma
tentativa
de aumentar a segurança energética. De 1978 a 1996, o Departamento EUA do
escritório
da Energia de Combustíveis de Desenvolvimento financiou o Aquatic Species
Program
(ASP) para desenvolver o transporte de combustíveis renováveis a partir de
algas.
O foco principal do programa foi a produção de biodiesel a partir de lipídeos
de
alto
teor de algas cultivadas em viveiros, utilizando resíduos de CO2 a partir de
centrais a
carvão.
Investigação centrada na produção de lipídeos e algas que poderia sobreviver em
temperaturas
extremas, pH e salinidade. Após a construção de dois de 1.000 metros
quadrados
de sistemas abertos lagoa, ASP constatou que as algas eram apenas
economicamente
viável como biocombustível no preço do petróleo de mais de 60 dólares
por
barril. De 3.000 espécies analisadas, 300 foram selecionados para as qualidades
ideais
e pesquisa foi conduzida em larga escala lagoas abertas com a utilização de 90%
do CO2
injetado. Produtividades dia único relatado ao longo de um ano foram tão
elevadas
como 50 g de algas por metro quadrado por dia, um objetivo a longo prazo para
o
programa, e provavelmente poderia ser muito maior se não for prejudicada pela
noite
fria
no deserto, ao ar livre facilidade de pesquisa, que reduziram as taxas de
crescimento.
A
administração Clinton encerrou o programa há 11 anos, depois de gastar US $ 25
milhões
como preço do petróleo baixa do dia tornou desinteressante economicamente (5,
27).
Grande
parte das publicações do DOE a partir deste período refletem uma
filosofia
de investigação sobre a energia que poderia, um tanto pejorativamente, ser
chamado
de "a mentalidade quads." Um quadrilátero é um nome por curto prazo para a
unidade
de energia usada frequentemente por DOE para descrever as quantidades de
energia
que uma determinada tecnologia pode ser capaz de substituir. Quad é a
abreviação
de "quatrilhões de BTUs", uma unidade de energia que representam 1015
(1.000.000.000.000.000)
Btus de energia. Esta perspectiva levou DOE a concentrar-se no
conceito
de imensas fazendas de algas. No encerramento do programa, de duzentos mil
hectares
(menos de 0,1% do climaticamente adequadas em áreas de terra os EUA)
poderia
produzir um quad de combustível com os biocombustíveis de algas .
PROCESSO TÉCNOLÓGICO
A
produção de biocombustíveis pode ser descrito em diversas etapas gerais:
crescimento
e produção de biomassa, colheita e transporte, despolimerização dos
carboidratos,
fermentação, purificação e distribuição .
 |
| Loop
Conceituação de um ciclo de vida dos biocombustíveis de alga |
|
|
O DOE proposta fazendas de
algas em larga escala com grande área de superfície
e uma bomba rotativa. O
programa alvo de carvão e combustíveis fósseis de outras usinas
como as principais fontes
de emissões de CO2. Carvão típica usinas termelétricas emitem
gases de combustão de suas
pilhas contêm até 13% de CO2. Esta elevada concentração
de CO2 aumenta a
transferência e absorção de CO2 nas lagoas. O conceito de
acoplamento a carvão usina
com uma fazenda de algas proporciona uma abordagem
elegante para reciclagem do
CO2 provenientes da queima de carvão em um combustível
líquido utilizáveis. O
Programa de Espécies Aquáticas imaginou uma imensidão de
lagoas de algas cobrindo
acres de terra análoga à agricultura tradicional. Essas grandes
explorações agrícolas
seriam colocadas junto dos centrais. O borbulhamento de gases de
combustão de uma usina de
energia para essas lagoas fornece um sistema de reciclagem
de resíduos de CO2 da
queima de combustível fóssil .
O caldo de algas produzidas
na fase de produção de biomassa deve continuar a ser
processada a recuperação da
biomassa. A água e os nutrientes residuais recuperados nesta
fase pode ser reciclado
para a biomassa da fase de cultivo. A pasta de biomassa
concentrada é extraído com
um solvente não miscível em água para a recuperação de óleo
de algas, que podem então
ser convertido em biodiesel utilizando métodos já existentes.
O caldo de algas produzidas
na fase de produção de biomassa deve continuar a ser
processada a recuperação da
biomassa. A água e os nutrientes residuais recuperados nesta
fase pode ser reciclado
para a biomassa da fase de cultivo. A pasta de biomassa
concentrada é extraído com
um solvente não miscível em água para a recuperação de óleo
de algas, que podem então
ser convertido em biodiesel utilizando métodos já existentes.
O caldo de algas produzidas
na fase de produção de biomassa deve continuar a ser
processada a recuperação da
biomassa. A água e os nutrientes residuais recuperados nesta.
fase pode ser reciclado
para a biomassa da fase de cultivo. A pasta de biomassa
concentrada é extraído com
um solvente não miscível em água para a recuperação de óleo
de algas, que podem então
ser convertido em biodiesel utilizando métodos já existentes .
Para minimizar custos, a
biomassa deve ser produzida usando a luz solar
disponível gratuitamente e
é afetada por oscilações, como as variações diárias e sazonais
nos níveis de luz.
Microalgas podem ser cultivadas em grande escala em fotobioreactores.
Muitos modelos diferentes
de fotobioreactores foram desenvolvidos, mas uma
photobioreactor tubular
parece ser mais satisfatória para a produção de biomassa de algas
na escala necessária para
produção de biocombustível.
A photobioreactor tubular é
constituída por uma matriz de hetero tubos
transparentes que são
normalmente feitos de plástico ou de vidro. Esta matriz tubular, ou
o coletor solar, capta a
luz solar para a fotossíntese. Os tubos coletores solares são
geralmente inferiores a 0,1
m de diâmetro para permitir que a luz penetrar em um volume
significativo das células
em suspensão. Caldo de microalgas é distribuído a partir de um
reservatório (como o
mostrado na coluna de desgaseificação para o coletor solar e de
volta para o reservatório.
Photobioreactor A é tipicamente operado como uma cultura
contínua durante o dia. Em
uma cultura contínua, meio de cultura fresco é alimentado em
uma constante taxa e a
mesma quantidade de caldo de microalgas é retirada
continuamente. amamentada
durante a noite, porém, a mistura de caldo de carne deve
continuar a impedir a
sedimentação da biomassa. Tanto quanto 25% da biomassa
produzida durante o dia
pode ser consumido durante a noite para sustentar as células até o
amanhecer. A extensão dessa
perda noturno depende do nível de luz em que a biomassa
foi cultivado, a
temperatura de crescimento e da temperatura à noite .
VANTAGENS DO BIODIESEL DE ALGAS
Oleaginosas
agrícolas, como soja e óleo de palma, são amplamente utilizadas na
produção
de biodiesel, no entanto, que produzem óleos em quantidades que são
minúsculos
(por exemplo, menos de 5% da base de biomassa total) em comparação com
microalgas .
"As
algas crescem rapidamente, consomem o dióxido de carbono e pode gerar
mais
de 5.000 litros por ano por hectare de biocombustível, em comparação com 350
galões
por ano para o etanol de milho. Algas combustível baseado pode ser adicionado
diretamente
na refinação e distribuição de sistemas existentes, em teoria, os E.U. poderia
produzir
o suficiente para satisfazer todas as necessidades de transporte do país .
Biodiesel
executa bem como o diesel do petróleo, enquanto a redução das
emissões
de material particulado, hidrocarbonetos CO, e SOX. As emissões de NOx são,
no entanto,
maior de biodiesel nos motores de muitos. Biodiesel praticamente elimina o
famigerado
as emissões de fuligem preta associada com motores diesel. Emissões de
material
particulado total são também muito inferiores. Outros benefícios ambientais do
biodiesel
incluem o fato de que é altamente biodegradável e que parece reduzir as
emissões
de gases tóxicos e cancerígenos do ar (em relação ao diesel de petróleo) .
Algas
absorvem dióxido de carbono e impede a eutrofização das massas de água .
Idealmente,
o biodiesel de microalgas pode ser carbono neutro, porque todos os
poderes
necessários para a produção e processamento de algas potencialmente poderia vir
de si
mesmo e biodiesel a partir do metano produzido pela digestão anaeróbica de
resíduos
de biomassa para trás depois que o óleo foi extraído. Apesar de biodiesel de
microalgas
pode ser neutro em carbono, não irá resultar em uma redução líquida de
dióxido
de carbono que já acumulou em conseqüência da queima de combustíveis fósseis.
Um
país como os Estados Unidos requer cerca de 0,53 bilhões de m3 de biodiesel
por
ano na taxa atual de consumo, se todos os derivados do petróleo e de transporte
de
combustível
devem ser substituídos por biodiesel. Portanto, a produção de 0,53 bilhões
de m3
de biodiesel os E.U. necessidades como combustível para transportes, exigiria
microalgas
para ser cultivada em uma área de 5,4 milhões de hectares ou apenas 3% os
E.U.
área de cultivo. Este é um cenário possível, mesmo que a biomassa algal contém
apenas
15% de óleo em peso seco. O tempo de duplicação da biomassa de microalgas
durante
o crescimento exponencial pode ser tão curto quanto 3,5 H .
Além
do biocombustível, a produção de algas podem potencialmente resultar em
produtos
nutracêuticos, farmacêuticos, alimentação animal, as alterações do solo,
produção
de energia, e muito mais. Uma vantagem da alga como matéria-prima é que
pode
ser cultivado o ano todo. Se o clima é bom para a cepa de algas, a estação de
crescimento
é contínuo. A seleção e aplicação de processos de produção depende da água
disponível,
o tipo de algas, a forma de luz, o produto destina-se principal, bem como a
integridade
do produto a jusante.
DESVANTAGENS DO BIODIESEL DE ALGAS
Algas
etanol no passado tem sido afetada com os custos de extração elevada e
baixas
taxas de conversão como um possível candidato para a produção de
biocombustíveis .
Dezenas
de empresas começaram a projetos-piloto e produção em pequena escala.
Mas
produzir biocombustíveis de algas em quantidade significa encontrar fontes
confiáveis
de nutrientes de baixo custo e de água, gestão de patógenos que podem reduzir
o
rendimento e desenvolver e cultivar as variedades mais produtivas as algas.
Biomassa
de microalgas, com um teor de óleo de 55% terá de ser produzido em
menos
de US $ 340/ton para ser competitivo com o diesel de petróleo. A literatura
sugere
que,
atualmente, a biomassa de microalgas podem ser produzida cerca de 3000 dólares
a
tonelada.
Esta análise ignora renda a partir de resíduos de biomassa. Além disso, a
conversão
de toneladas de biomassa de algas para biodiesel é susceptível de ser menos
caro
do que a conversão de um barril de petróleo bruto para vários combustíveis.
Nenhum
de o biodiesel ser produzido comercialmente a partir de óleo de soja em os EUA
e óleo
de canola na Europa pode competir com o diesel derivado do petróleo, sem os
créditos
fiscais, créditos de carbono e outras subvenções semelhantes que recebe .
Impedimentos
à cultura em larga escala de microalgas são principalmente
econômicas.
Específicas pendentes questões tecnológicas são métodos eficazes para a
recuperação
da biomassa algal da diluir caldos produzidos em fotobioreactores. Além
disso,
processos de extração são necessários que permitam a recuperação do óleo de
algas
a partir
de biomassa úmida pastas sem a necessidade de secagem. Algas a capacidade de
produção
de biomassa (ou seja, a produtividade) de uma instalação photobioreactor dado
depende
da latitude geográfica onde a instalação está localizada. Genética e engenharia
metabólica
são susceptíveis de ter o maior impacto na melhoria da economia da produção
de
diesel de microalgas, com poucos progressos realizados desde a década de 1990.
Genética
e engenharia metabólica são susceptíveis de ter o maior impacto na melhoria da
economia
da produção de diesel de microalgas (36).
Engenharia
molecular nível pode ser usado, potencialmente, para: (i) melhorar a
eficiência
fotossintética e da biomassa aumentar o rendimento de luz, (ii) aumentar a taxa
de
crescimento de biomassa, (iii) elevar o teor de óleo na biomassa, e (iv)
melhorar a
tolerância
de temperatura de algas de modo que haja uma menor necessidade de
refrigeração.
Engenharia de algas que são ou não photoinhibited ou tem um limiar de luz
inibição
melhorará significativamente a produção de biodiesel. Engenharia de algas que
são ou
não photoinhibited ou tem um limiar de luz inibição melhorará
significativamente
a
produção de biodiesel .
"Dos
cerca de 170 biocombustíveis da próxima geração de projetos em todo o
mundo
que estão em algum estágio de desenvolvimento (em funcionamento, em
construção
ou em projeto), apenas 30 por cento daqueles que são realmente espera estar
operando
durante o período do estudo, e muitos dos esses ainda estão em fase de projeto- piloto”,
disse Hart Energy Consulting. Outros países previstos pelo relatório para começar
a contribuir significativamente para a produção de biocombustíveis do mundo em
2015 são: Argentina, China, Colômbia, França, Indonésia, Malásia, Filipinas e Tailândia.
"A demanda mundial de etanol irá representar 12 a 14 por cento do conjunto global
de gasolina até 2015", disse o Global Biofuels Outlook: 2009-2015
relatório da Hart
Energy Consulting .
"Eu
acredito que as barreiras mais significativas para a transição dos motores de
combustão
interna de energia alternativa para qualquer motor de origem são de custo,
aceitação
pelo consumidor, e disponibilidade de postos de abastecimento." Williams da
Shell .
"Para
as algas para ser viável em escala global no curto prazo, investimentos de
capital
e apoio do governo na forma de incentivos são necessários, assim como os
incentivos
foram dadas aos fósseis produtores de petróleo bruto ao longo dos últimos 50
anos",
acrescentou Tim Zenk de Sapphire.
David
Haberman, presidente do negócio de energias renováveis financiarem IF,
LLC,
acredita combustíveis à base de algas "será posicionado para atender às
exigências
de
transporte nacional, quando o cultivo de algas em grande escala é
alcançado." O
momento
de que depende de questões, incluindo a escala do financiamento disponível e
de
gestão de riscos .
POLITICAS GOVERNAMENTAIS
O
Departamento de Energia acaba de anunciar que irá investir US $ 85 milhões
em
dinheiro estímulo em "avançado" que os biocombustíveis podem ser
derivadas de
algas
e outras matérias-primas .
GRANDES EMPRESAS E TÊNDENCIAS DE INVESTIMENTO
"Acho
que há um certo número de fontes de energia alternativas promissoras,
incluindo
os biocombustíveis, gás-para-líquidos, areias betuminosas, a gaseificação do
carvão,
o GNL, eólica e hidrogênio." Williams, executivo da Shell .
Mais
de cinquenta empresas e 100 universidades têm atualmente investigação em
combustível
de algas .
Os
empregos gigante do petróleo BP Plc e Martek Biosciences Corp formaram
uma
parceria para estudar o uso de algas para converter o açúcar em biodiesel.
Entretanto,
a companhia não tem atualmente uma estirpe micróbio que executa que
converte
a biomassa em combustível.
LiveFuels,
GreenFuel Technologies, Aquaflow bionômicos e PetroAlgae estão
considerando
a produção comercial, Solazyme juntamente com San Francisco-based, que
anunciou
suas microalgas derivados de combustíveis tornou-se as primeiras algas
biodieseis para passar a
American Society for Testing and Materials D-975
especificações . Solazyme feeds açúcares para as algas para a produção de petróleo
sem o
uso da luz. Sapphire Energy transforma algas em cor verde petróleo renovável
para
o
diesel, gasolina e querosene de aviação . Startups como Solix
Biocombustíveis,
com
sede em Fort Collins, CO, e LiveFuels, com sede em Menlo Park, CA, estão
tentando
extrair o óleo de algas .
Outras
companhias de petróleo como a Chevron, Shell holandês real, e BP têm
investido
em algas. No ano passado, de Bill Gates Cascade Investment fundo investiu US
$ 50
milhões em Sapphire Energy, com sede em San Diego .
Outras
empresas estão trabalhando em maneiras de produzir biocombustíveis de
algas
fotossintetizantes, incluindo a Synthetic Genomics, com sede em La Jolla,
Califórnia,
que acaba de assinar um acordo de I & D com a ExxonMobil no valor de até
US $
600 milhões. Há esforços concentraram-se na extração de petróleo, e não o
etanol
.
A
Associação Nacional das algas é uma organização sem fins lucrativos que
representa
as algas pesquisadores, produtores e empresários que está focada no
crescimento
das algas combustíveis à base de indústria e suas co-produtos para a
segurança
nacional e empregos verdes .
FLÓRIDA
PetroAlgae
de Melbourne, FL está desenvolvendo tecnologia para transformar
algas
em biodiesel .
 |
| Estações
de biodiesel na Flórida a partir de 2007 |
Existem atualmente 13 postos de abastecimento de biodiesel na Flórida, 1,8% do total nacional. Não existia antes de 2003.
No
plano da FDEP de energia a partir de 2006, as recomendações incluem o
fornecimento
de vendas corporativas e incentivos fiscais de renda para melhorar a
produção,
desenvolver infra-estruturas de distribuição e disponibilidade de combustíveis
limpos,
incluindo o biodiesel. Para reduzir custos e aumentar a demanda dentro do
estado,
o DEP recomenda expansão de armazenamento em massa em terminais
petrolíferos
principal na Europa Central e do Norte Flórida para permitir que as empresas
de
combustível para mistura do biodiesel no rack para reforçar o mercado de
biodiesel .
TÊNDENCIAS PROJETADAS
"A
eficácia de qualquer das tecnologias de energia renovável serão medidos
contra
uma série de critérios: a aceitação do consumidor, economia, social (inclui
montagem
e questões NIMBY) e ambientais... taxas realista de implementação de novas
tecnologias
energéticas realmente depender de uma série de fatores: públicos, governo,
social,
armazenamento, escalabilidade e custo de infra-estrutura. "Williams da Shell (32).
Genet Garamendi, Vice
President / Corporate Communications para Solazyme,
disse
que sua empresa está no alvo a ser a economia de combustível para um barril de
petróleo
em 24 a 36 meses (data de impressão do artigo: Feb 2009) (36).
Pensamos
em quantidades comerciais de biocombustíveis avançados poderia estar
no
mercado dentro de cinco a 10 anos. Para chegar lá, estamos investindo em
parcerias
(como
Iogen), centrada em inovações tecnológicas e redução de custos de inovações.
Estamos
trabalhando também com organizações não-governamentais (ONGs), políticos e
coligações
a indústria a desenvolver e promover padrões globais robusto para assegurar a
sustentabilidade
da produção de biocombustíveis. Mas também estamos trabalhando para
garantir
que as matérias-primas e processos de conversão para os biocombustíveis, que
compra
hoje é tão sustentável quanto possível. "Williams executivo da Shell (32).
Na
seqüência de uma mesa redonda com especialistas internacionais do Grandes
Desafios
da
transição para a sustentabilidade organizado pela Sustentabilidade do Programa
Ciência
na Universidade de Harvard, foi acordado que os de ver avanços no campo do
biodiesel,
as seguintes etapas que precisam ser abordadas. Em primeiro lugar, a indústria
teria
de ser desenvolvido. Isto pode ser conseguido através da investigação expandido
e
desenvolvimento
e à implementação de incentivos dos governos para minimizar impactos
ambientais
e humanos e as grandes empresas nacionais e multinacionais que detêm a
responsabilidade.
Em segundo lugar, o mundo precisa se submeter ao desenvolvimento
de
infra-estrutura. Armazenamento e transporte será difícil nos países mais
pobres. Uma
infra-estrutura
bem pública teria de ser estabelecida. Esta seria fornecida por empresas de
ajudas
internacionais, bilaterais e privadas, governos nacionais em desenvolvimento e
bancos
de desenvolvimento para permitir que infra-estruturas básicas para aumentar o
fornecimento
e integração de diferentes áreas de produção e transporte de biodiesel. Boa
infra-estrutura
privada também precisa ser incluída. Interessado investidores privados e
os
empréstimos das empresas multinacionais e os bancos seriam os principais interessados
interessados privado direto no crescimento. Em terceiro lugar, as normas e regulamentos
devem ser estabelecidos. Isto inclui as normas básicas para a inclusão das emissões de
gases de efeito estufa e da terra-impactos indiretos uso. A comunidade científica
internacional e nações produtoras de biocombustíveis seriam responsáveis por isso. E por
último
mas não menos importante, os mandatos e os incentivos devem ser instituídas por
os
E.U., União Européia e outros poderosos agentes econômicos com a ajuda de
analistas
políticos .
CONCLUSÃO
Aumento
da eficiência energética, conservação e diversificação da oferta são as
principais
medidas essenciais para reduzir o consumo de energia atual. Padrões de
eficiência
de combustível não, por exemplo, têm alterado significativamente por duas
décadas.
A média da frota de 27,5 milhas por galão continua a ser um produto da
legislação
presidente da Ford na década de 1970. As propostas atuais são classificadas em
quatro
categorias principais: aumentar a oferta de petróleo, as pessoas diminuem a
demanda
de petróleo do Médio Oriente através da eficiência e as alternativas, os lucros
da
empresa de auditoria do petróleo, e subsidiar ferido por preços do petróleo . Além
disso,
uma nova PAC e da política comercial, a integração de todas as emissões de
carbono
em nível federal contribuirão para inaugurar uma nova era de gestão ambiental a
nível
nacional e internacional. É pouco provável que veja uma coalizão global de
formação
sem regulamentação rigorosa no futuro próximo e presente nos Estados Unidos.
A
política energética é errática e sem um caminho claro para fora da dependência
de
combustíveis
fósseis. Com a inclusão adequada do menino de investimento do DOE e de
outras
regulamentações governamentais, a brotação das tecnologias, como o biodiesel de
algas
representam para ser uma opção viável para o futuro. Iniciativas do Estado,
onde
faltam
iniciativas federais, estão atualmente a fornecer a maior parte da inovação no
sector
das energias alternativas. Após estes objetivos ambiciosos sejam alcançados, o
biodiesel
de algas começará a entrada na consciência do povo Brasileiro
como
um método lógico e sensato de mitigação de emissões de carbono e um trampolim
para
um futuro sustentável.
