Innovaciones para reducir emisiones en la producción de biocombustibles



Innovaciones para reducir emisiones en la producción de biocombustibles
Innovaciones para reducir emisiones en la producción de biocombustibles

La creciente presencia de dióxido de carbono en la atmósfera no es un problema nuevo y es ampliamente conocido. En 2019, se registró una nueva cantidad récord de dióxido de carbono en la atmósfera de alrededor de 409 ppm. Esto aumentará cada año si continúan las tendencias pasadas. Las emisiones de dióxido de carbono también han aumentado cada año. Registran un incremento de aproximadamente 12 mil millones de toneladas de emisiones durante el período de 1990 a 2020. Para frenar esto, se necesita creatividad e innovaciones en soluciones necesarias.

La buena noticia es que muchos investigadores han explotado el hecho de que el dióxido de carbono es un precursor muy útil en la producción de combustibles más sostenibles. Pueden abordar no solo el problema de las emisiones, sino también el problema de la sostenibilidad de los combustibles fósiles.

Este artículo destaca algunos ejemplos recientes de innovaciones que utilizan la catálisis u otros métodos para convertir el dióxido de carbono en combustibles.

Utilizar bacterias – Innovaciones en la producción de biocombustibles

Ha habido algunos casos en los que la conversión de dióxido de carbono en combustible se ha llevado a cabo utilizando bacterias. Unn ejemplo de la Universidad de Columbia, un tipo de bacteria llamada N. europaea. Utiliza energía del amoníaco y el dióxido de carbono para producir biocombustibles líquidos dentro de una celda de combustible microbiana inversa (R-MFC).

Por lo general, los biocombustibles se fabricarían a partir de biomasa que obtiene su energía de la conversión de energía solar a través de la fotosíntesis. Pero este método omite ese paso ineficiente desde el punto de vista energético.

La electricidad puede devolver amoniaco al sistema cuando se acaba la alimentación de amoniaco. Así se convierte este proceso en un ciclo eficiente de producción de combustible.

Se informa que el combustible líquido creado aquí puede ser hasta 10 veces más eficiente que los biocombustibles que tenemos actualmente.

Otro proceso muy similar se ha desarrollado en la Universidad de Harvard. También puede omitir los pasos de la fotosíntesis y puede usar bacterias en una celda de combustible inversa bacteriana. Logra convertir entonces, directamente el dióxido de carbono en electrocombustibles.

Los electrocombustibles incluyen combustibles a base de hidrocarburos y alcohol que se fabrican con energía eléctrica. En este caso, la bacteria llamada Shewanella obtiene energía directamente de los conductores eléctricos que son alimentados por la energía absorbida a través de los paneles solares.

Un beneficio clave de este desarrollo es que los electrocombustibles producidos pueden cumplir la misma función que la mayoría de los combustibles actuales de gasolina y diésel. Además las moléculas de electrocombustible no necesitan ningún tratamiento adicional cuando se extraen del cultivo bacteriano.

Dióxido de carbono a combustible – Innovaciones en la producción de biocombustibles

También hay algunos ejemplos industriales de conversión de dióxido de carbono en combustible. Audi AG en Alemania estaba construyendo una planta que convertirá la energía renovable y el dióxido de carbono en metano sintético.

Este combustible de metano no solo se puede utilizar para propulsar vehículos Audi en Alemania. Sino que también se puede transportar a través de la red de gas natural del país para propulsar muchos otros vehículos actualmente en uso.

Investigadores de Mitsubishi Heavy Industries en Japón han elaborado un método para capturar dióxido de carbono de una de sus centrales eléctricas de carbón. Luego utilizarlo, junto con el hidrógeno procedente de la electrólisis del agua, para producir metanol y luego convertir el metanol en dimetiléter.

El dimetiléter es renovable y se puede utilizar como combustible diesel. ExxonMobil adoptó un enfoque similar en el que anunciaron en un comunicado de prensa el potencial de su proceso de conversión de metanol a gas. Su proceso puede usar dióxido de carbono como materia prima para producir metanol. Afirman que pueden refinarlo hasta obtener un combustible muy limpio o pueden usar el metanol para fabricar dimetiléter.

Dióxido de carbono a ácido fórmico, etanol y n-propanol

El año pasado, investigadores de la Universidad de Rice en Houston diseñaron una celda de combustible que convertirá el dióxido de carbono en soluciones limpias de combustible líquido, que incluyen ácido fórmico, etanol y n-propanol.

Para producir el ácido fórmico, los investigadores no tomaron el camino tradicional de usar electrolitos líquidos. Optaron por emplear electrolitos sólidos compuestos principalmente de compuestos inorgánicos.

Los investigadores optaron por utilizar el bismuto metálico voluminoso para fabricar su catalizador de cátodo que es muy selectivo hacia la formación de ácido fórmico y también altamente escalable. El formiato cargado negativamente se produce cuando el dióxido de carbono pasa a través del cátodo. Luego el formiato se combina con los protones provenientes del electrolito sólido, después de lo cual se crea el ácido fórmico. La electricidad para alimentar la celda es proporcionada externamente por una celda fotovoltaica, una turbina eólica o alguna otra fuente renovable. Los investigadores también encontraron una forma eficiente de producir etanol y n-propanol utilizando un catalizador de cobre.

Un electrocatalizador para convertir CO2 en etanol – Innovaciones en la producción de biocombustibles

Otros científicos del Laboratorio Nacional Argonne y la Universidad del Norte de Illinois adoptaron un enfoque similar. Diseñaron un electrocatalizador para la conversión de dióxido de carbono en etanol que también puede utilizar energía de una fuente renovable de electricidad como la energía eólica o solar. El etanol se usa ampliamente como fuente de combustible en la actualidad y los investigadores afirman que su catalizador es altamente selectivo y de bajo costo. El catalizador en sí está hecho de cobre que se dispersa en polvo de carbón y se activa mediante un campo eléctrico que puede ser proporcionado por electricidad renovable.

Estos ejemplos muestran gran creatividad utilizada para encontrar innovaciones y posibles soluciones para el problema del aumento de las emisiones de dióxido de carbono. Este campo de investigación del uso de dióxido de carbono para fabricar cosas que pueden sernos muy útiles de manera renovable parece estar muy activo y no muestra ningún signo de desaceleración. El camino para convertir el dióxido de carbono en combustibles no está muy claro y puede tomar muchas formas diferentes. Como el uso de bacterias en un R-MFC, la recolección de dióxido de carbono liberado por las centrales eléctricas de carbón o la creación de catalizadores que se pueden acoplar con electricidad renovable para hacer el trabajo. Esta investigación proporciona pasos modestos pero bastante significativos para abordar el problema del aumento de las emisiones en nuestra atmósfera.

Resumen
Innovaciones para reducir emisiones en la producción de biocombustibles
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Innovaciones para reducir emisiones en la producción de biocombustibles
Descripción
Este artículo destaca algunos ejemplos recientes de innovaciones que utilizan la catálisis u otros métodos para convertir el CO2 en combustibles
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BiodiSol

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