S5. ACTIVIDAD 2. Analisis y abstracción de información.

OBTENCIÓN DE BIOCOMBUSTIBLE A PARTIR DE MICROALGAS

ANTECEDENTES

Por mucho tiempo los combustibles fósiles han sido la principal fuente energética y también una base muy importante de la economía mundial, sin embargo, no se han descubierto nuevos yacimientos petroleros de gran importancia o que tengan un impacto significativo en la producción mundial, en  consecuencia la Agencia Internacional de la Energía (creada por la Organización para la Cooperación y el Desarrollo ]Económico tras la crisis del petroleo de 1973) pronostica que para el 2020 habrá una disminución en la producción de petroleo convencional. Uno de los principales retos que enfrentara la sociedad en las próximas décadas será cubrir la creciente demanda de energía de forma segura y sustentable. 

Esta energía ha sido proporcionada en su mayoría (mas de un 80%) por los combustibles fósiles, que finalmente representan una fracción de la energía solar recibida por el planeta durante el pasado geológico. Como todos los recursos finitos la producción de los combustibles fósiles sigue la llamada curva de Hubbert: la producción crece hasta un máximo (pico) donde se han consumido los recursos mas accesibles y de mejor calidad, al que le sigue un declive acompañado por la explotación de los recursos de menor calidad y mas caros de extraer. Desde 2005 la producción de petroleo convencional a nivel mundial ha crecido de manera mínima (0.1 anual) ya que los nuevos yacimientos que entran en producción en unos cuantos países apenas son los suficientes a colmar el hueco que dejan los yacimientos  en declive de la mayoría de los países productores. El incremento marginal que tuvo la producción total de hidrocarburos en los últimos años (0.8%) se debe esencialmente al llamado petroleo no convencional, termino general para definir un conjunto de recursos de peor calidad energética y mayor impacto ambiental: el crudo de aguas profundas, el crudo pesado y ultrapesado, y especialmente las arenas  bituminosas y el crudo y gas atrapado en formaciones de baja o nula permeabilidad . Estos tipos de recursos son mucho mas caros que el petroleo convencional porque tienen una tasa de retorno energético mucho mas baja, es decir necesitan mucha mas energía para producirse (Ferrari, 2013).

La crisis del petroleo de 1970 trajo consigo el nacimiento de los biocombustibles como una alternativa para resolver los problemas ambientales que se han estado generando tanta importancia en estos últimos años. En el año de 2008, este tema fue de gran interés ya que hubo un incremento en el precio de los alimentos y los combustibles tradicionales, como consecuencia se empezó a buscar alternativas para la sustitución del petroleo y a la vez disminuir los efectos negativos que tiene este sobre el medio ambiente. 

La historia de los biocombustibles inician a finales del siglo XIX y nace prácticamente con el uso de los hidrocarburos como fuente de energía. La idea de usar aceites vegetales como combustible para motores de combustión interna data de 1895. En este año el Dr. Rudolf Diesel desarrollo el primer motor diésel, cuyo prototipo ya estaba previsto que funcionara con aceites vegetales, como por ejemplo el aceite de maní, que en las primeras pruebas funciono bien. Años después Henry Ford hizo el primer diseño de su automóvil modelo T en 1908, esperaba utilizar el etanol como combustible. La Standard Oil empleo a principios de los años veinte, en el área de Baltimore, 20% de etanol en gasolina, pero los elevados precios del maíz-producto del que se obtenía- junto con los altos costos de almacenamiento y las dificultades en el transporte, hicieron abandonar el proyecto; ademas el petroleo irrumpió en el mercado mas barato, mas eficiente y mas disponible. La primera experiencia del empleo de un biocombustible fue en el transporte publico que data de 1938, cuando se utilizo biodisel en la linea de omnibus Bruselas-Lovaina en el curso de la Segunda Guerra Mundial. Los alemanes emplearon biodisel para mover sus flotas de guerra y los vehículos pesados en el norte de África (Salinas y Gasca, 2009)

Con la crisis del petroleo que se vivió en la década de los setenta disminuyo la oferta, por  lo que se disparó su precio en forma exorbitante así como el precio de la gasolina, que se incremento 100%. A finales de 1979, a raíz de la crisis de los precios del petroleo, se estableció una mezcla de gasolina y etanol: los biocombustibles se volvían a presentar como una alternativa al alza de los precios del petroleo y al posible agotamiento de los recursos no renovables (Salinas y Gasca, 2009).

En Brasil la crisis del petroleo también tuvo fuerte repercusión. En este país, en el año de 1975, se desarrollo el proyecto de Proalcohol, cuyo objetivo era reemplazar el uso de los hidrocarburos. Finalmente, la guerra de Kuwait elevo mas todavía los precio de los hidrocarburos, afianzando la idea de nuevas fuentes de energía alternativa.  

MARCO TEORICO

Salinas y Gasca (2009) definen a un biocombustible  como aquellos combustibles que se obtienen mediante la biomasa. Se refiere a biomasa a cualquier tipo de materia orgánica que haya tenido su  origen inmediato en el proceso biológico de organismos recientemente vivos, este comprende productos de origen vegetal como animal. Quedan por lo tanto fuera de este concepto los  combustibles fósiles o los productos orgánicos derivados de ellos, aunque también tuvieron su origen  biológico en épocas remotas.

TABLA 1. Tipos de biomasa 

Los biocombustibles con aquellos biocarburantes como alcoholes, éteres, esteres y otros productos químicos que provienen de compuestos orgánicos de base de celulosa extraída de plantas silvestres o cultivo, que sustituye en mayor o menor parte el uso de la gasolina. El empleo de estos biocombustibles tiene como objetivo reducir las emisiones de gases de efecto invernadero que sobrecalientan la superficie terrestre y aceleran el cambio climático (Salinas y Gasca, 2009). 

Según con respecto a la naturaleza de la biomasa, su uso energético y el uso del biocombustible deseado se puede contar con diferentes métodos para su obtención (Salinas y Gasca, 2009): 

TABLA 2. Procesos de obtención de biocombustibles

Una alternativa es el uso de biocombustibles, definidos como combustibles líquidos o gaseosos potencialmente renovables, que pueden utilizarse para la generación de electricidad, calor y energéticos (Balat et al., 2007). Los biocombustibles como: bioetanol, butanol, biodiesel, hidrógeno y metano, son sintetizados a partir de fuentes biológicas (Stephanopoulos et al., 2008).

Particularmente, el biodiesel es una interesante alternativa para cubrir parte de la demanda energética de combustibles derivados de petróleo destinados al transporte (Chisti, 2011). El biodiesel es un biocombustible producido principalmente de aceites de plantas oleaginosas, cuya disponibilidad es incapaz de remplazar el mercado de diesel (Timilsina y Mevel., 2010); además de no ser sustentable por competir por alimento humano y suelos cultivables (Amaro et al., 2011; Demirbas y Demirbas, 2010). 

El uso de microalgas para la producción de biodiesel ha surgido como una opción promisoria, debido a que presentan mayor eficiencia fotosintética, son más eficaces en la asimilación de CO2 y otros nutrientes con respecto a las plantas, acumulan entre 20 y 80% de triglicéridos (Chisti, 2011), no requieren tierras cultivables, demandan menor consumo de agua renovable y pueden cultivarse en agua salobre (Amaro et al., 2011;Chisti, 2007; Demirbas, 2009). La composición del medio de cultivo y las condiciones de crecimiento de microalgas tienen un efecto importante en el rendimiento de biomasa y en el contenido de lípidos (Sims y Christenson, 2011). Se ha demostrado que la limitación de nitrógeno y fósforo, incrementan el contenido lipídico en microalgas (Beer et al., 2009; Scott et al., 2010).


REFERENCIAS

• Balat Mustafa, HavvaBalat y Cahide Oz, 2007, Progress in bioethanol processing, Progress in energy and combustion science, Turquía. 23 pp.
• Stephanopoulos, G., Fischer, C. R. y Klein-Marcuschamer, D. 2008. Selection and optimization of microbial hosts for biofuels production. Metabolic Engineering. 10(6): 295–304.
• Chisti, Y. 2011. Biodiesel from microalgae beats bioethanol. Trends in Biotechnology. 26(3): 126-131.
• Timilsina G.R. y Mevel S. 2010. Biofuels and Climate Change mitigation: A CGE Analysis Incorporating Land-use change. Policy Research Working Paper 5672.World Bank, Washington D.C.
• Sims, R. y Christenson, L. 2011. Production and harvesting of microalgae for wastewater treatment, biofuels and subproducts. Biotechnology Advances. 29(6): 686–702.
• Chen, J., Li, J., Dong, W., Zhang, X., Tyagi, R., Drogui, P., & Surampalli, R. (2018). The potential of microalgae in biodisel production. 
• Fernández Linares, L. C., Montiel Montolla, J., Millán Oropeza, A., & Badillo Corona, J. A. (2012). Producción de Biocombustibles a partir de microalgas. Ra Ximhai, 101-105. 
• Plata, V., Kafarov, V., & Moreno, N. (2009). Desarrollo de una metodología de transesterificación de aceite en la cadena de produccion de biodisel a partir de microalgas. Prospectiva, 7(2), 35-41. 
• Sacristan de Alva, M., Luna Pabello, V., Cadena Martínez , E., & Alva Martínez , A. (2014). Produccion de biodisel a partir de microalgas y una cianobacteria cultivadas en diferentes calidades de agua. Agrociencia, 271-284. 
• Salinas Callejas, E. (2009). Los biocombustibles. El Cotidiano, 75-82.