¿Es hora de repensar los biocombustibles celulósicos?



Consideraciones acerca de los biocombustibles celulósicos
Consideraciones acerca de los biocombustibles celulósicos

Hace unos meses, la planta de etanol celulósico Crescentino, Italia de Beta Renewable anunció que se estaba cerrando. Esta planta se autodenominó como la primera biorrefinería de etanol celulósico a escala comercial en el mundo. Poco después, Dow DuPont anunció que estaba abandonando el negocio de los biocombustibles de celulosa. Tanto BP como Abengoa abandonaron este campo años antes.

Tal vez es hora de reconsiderar y reenfocar los esfuerzos para comercializar etanol celulósico.

Primero algunos antecedentes. Los principales actores en estas cuatro historias han citado múltiples razones para abandonar el etanol celulósico. Entre los obstáculos técnicos sobresalientes se encuentran las complejas cadenas de suministro de biomasa. También las continuas dificultades con el paso crucial de pretratamiento. Ninguna de las compañías ha mencionado las dificultades con las enzimas o los organismos de fermentación como el problema (s) técnico (s) clave. El desarrollo del biocatalizador es donde la mayor parte de la inversión en investigación se ha producido en las últimas décadas. Por lo que aparentemente hemos progresado mucho allí.

En contraste, se ha hecho poco esfuerzo para comparar los diferentes métodos de procesamiento de biomasa. Especialmente las opciones de tratamiento previo. Sin buenas comparaciones del desempeño económico y ambiental de las diferentes opciones de procesamiento, no se pueden tomar decisiones racionales entre ellas.

Hay otro aspecto que necesita mucha más atención. Quién hará crecer la biomasa, dónde, y cuándo y por qué. Hay excepciones, pero como comunidad de biocombustibles, en su mayoría hemos tomado a los agricultores por hecho. Históricamente, hemos tendido a suponer que la biomasa estará disponible cuando la deseemos a un precio que haga que todo el sistema sea atractivo. ¿Qué pasa si estamos equivocados?

Aquí hay una anécdota relevante. Italianos que cultivan en el área de la planta de Crescentino. Se les preguntó sobre cultivar la caña gigante Arundo donax para abastecer la planta. La respuesta fue esencialmente esta: “¿Estás completamente loco?” Los agricultores consideran a Arundo como una hierba nociva. Si los agricultores plantaran Arundo, no podrían plantar otra cosa durante mucho tiempo.

Claramente, un desafío importante es pensar de manera más realista acerca de cómo los agricultores pueden beneficiarse al participar en la industria de los biocombustibles de celulosa. Luego, adaptarnos a esa realidad.

Los EE. UU. Y Europa ya han tomado sus decisiones tecnológicas e investigado las inversiones en etanol de celulosa. Sus caminos probablemente estén listos para los próximos años. Sin embargo, otros países grandes, como China, Brasil e India, han anunciado recientemente un fuerte apoyo para el etanol celulósico. Para tener éxito, deberán abordar los desafíos pendientes de la participación de los agricultores, el desarrollo de la cadena de suministro y elegir entre las operaciones de entrega y pretratamiento de biomasa.

En este punto, se necesita un poco más de contexto. Hay dos desarrollos recientes que realmente se destacan.

Primero:

Un nuevo estudio de la Universidad China del Petróleo concluye que China está a punto de experimentar un pico en su producción total de petróleo, tal vez ya en 2018. Entonces intentará importar más petróleo que nunca. Ya que la disminución de la producción de petróleo amplificará el impacto de una economía en crecimiento que demanda más petróleo cada año. ¿De dónde vendrá este aceite adicional que necesita China (y cualquier otro país consumidor de petróleo)?

Segundo:

Debes encontrar aceite antes de que puedas bombearlo. Entre 2014 y 2017, debido a los bajos precios del petróleo, la inversión global en el descubrimiento de petróleo colapsó. Por lo tanto, el descubrimiento de nuevos yacimientos de petróleo también colapsó. Dada la creciente demanda de China y de otros lugares, y la disminución de la producción de petróleo, especialmente en el corto plazo, es probable que un aumento importante del precio del petróleo esté a solo un par de años. Ya se han visto estos aumentos en el precio del petróleo. Más recientemente durante aproximadamente 2006-2008, y puede que nos espere uno muy pronto.

Después de cada uno de estos picos de precios, el interés global en los biocombustibles celulósicos ha aumentado dramáticamente. Aquí vamos de nuevo.

Esperemos que aprendamos del pasado y abordemos los desafíos reales que quedan con los biocombustibles celulósicos. Como se ve la situación, aquí está lo que queda por hacer, y también hay dos errores que deben evitarse.

  1. Aparentemente, las barreras restantes para el etanol celulósico no residen tanto en la biorrefinería. Sino que se presentan en las operaciones aguas arriba de la cosecha, manipulación, almacenamiento, transporte y pretratamiento / preprocesamiento de biomasa. En particular, el pretratamiento a escala sigue siendo un problema no resuelto. Entonces los focos de investigación y desarrollo deben cambiar. En particular, se necesita más experiencia en ingeniería agronómica y agrícola.
  2. Para el biogás celulósico, la tecnología de conversión está bien desarrollada. La actualización del biogás a biometano también es una tecnología bien conocida. La cuestión clave es cómo ampliar las cadenas de suministro de materia prima desde el fuerte enfoque actual sobre los desechos. Procesar los desechos es importante, pero no nos dará la escala que necesitamos.
  3. Cada país que busca biocombustibles celulósicos necesita una comparación completa del sistema. Basada en criterios económicos y ambientales para diferentes materias primas de biomasa. Incluyendo biomasa leñosa, residuos de cultivos y cultivos de energía seca y húmeda basados en las realidades agrícolas / forestales del país. Los análisis de todo el sistema deben incluir la producción de biomasa, el preprocesamiento, el transporte, el almacenamiento y el procesamiento de los diversos portadores de energía. Y, finalmente, la entrega de los diversos servicios de energía que los seres humanos requieren: calor, potencia y movilidad. El modelo computarizado de biorrefinería virtual de caña de azúcar (VSB) de Brasil es un excelente ejemplo del tipo de capacidad analítica necesaria para todo el sistema.
  4. Las necesidades de movilidad son muy variables. Incluyen vehículos livianos, camiones, plataformas móviles de trabajo fuera de la carretera (por ejemplo, tractores, bulldozers, etc.), ferrocarriles, barcos oceánicos y aviones. Tanto el biogás celulósico como el etanol celulósico son opciones potenciales de biocombustibles para satisfacer muchas de estas necesidades de movilidad. Por lo tanto, se requiere otra comparación rigurosa a nivel de país, a nivel de sistema. Esta vez de las opciones de movilidad. Para identificar las opciones de biocombustible más económicas y de menor costo para cada país. Será especialmente importante comprender cómo las capacidades de amortiguación de la bioenergía pueden complementar la naturaleza variable e intermitente de la electricidad del viento y la energía solar y, por lo tanto, reducir su costo.
  5. Los llamados “biocombustibles drop-in” han ganado una atención creciente en los últimos años. Los biocombustibles de gota son combustibles líquidos más químicamente similares a la gasolina y al diésel. Ellos están destinados a reemplazar que el etanol. Sin embargo, parece que cada alternativa de biocombustible de fermentación será más caro y difícil de producir que el etanol. Por lo tanto, los biocombustibles de fermentación rápida tienen una cuesta económica muy difícil de escalar. Sería un error contar con que los biocombustibles drop-in derivados de la fermentación que contribuyen en gran medida al reemplazo del diesel y el queroseno. El procesamiento de aceites de pirólisis para reemplazos de diesel y kerosene parece mucho más prometedor.
  6. Asimismo, se cree ampliamente que los bioproductos de mayor valor a partir de la biomasa celulósica pueden ayudar a que se inicie una industria de biocombustibles celulósicos a gran escala. Esto podría ser un error. Estos bioproductos de mayor valor son muy importantes y están plenamente justificados por sus propios méritos. Es muy poco probable que catalicen una industria de biocombustibles celulósicos a gran escala. Para casi todos los bioproductos potenciales, los mercados de bioproductos se saturarían rápidamente con la segunda y tercera plantas de biocombustibles. Esto afectaría los precios de los bioproductos. Adiós bioproductos de alto valor, hola biocomercialidad a bajo precio.

Es un momento crucial para repensar y reenfocar los biocombustibles celulósicos.


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