Autor: [L. Fernando Bautista Santa Cruz-Universidad Rey Juan Carlos]

 Si bien los biocombustibles de primera generación (aquellos obtenidos a partir de materias primas que compiten directamente con el mercado alimentario o indirectamente a través del uso de suelo agrícola) han permitido establecer una base científica, tecnológica e industrial para este tipo de energía, es preciso sustituir el modelo productivo generado debido, entre otros factores, a problemas y limitaciones de sostenibilidad y disponibilidad de las materias primas. Un paso adelante supone la utilización de materias primas residuales de bajo coste y amplia distribución geográfica. A este respecto, los materiales lignocelulósicos suponen una línea de desarrollo que está centrando el interés de numerosas investigaciones. Sin embargo, la degradación de su estructura es difícil y requiere un consumo energético elevado para obtener azúcares fermentables que puedan ser utilizados por microorganismos para producir etanol o acumular lípidos. Es, por tanto, prioritario el desarrollo de nuevos procesos físicos, químicos y biológicos que permitan la despolimerización de los componentes de los materiales lignocelulósicos, especialmente de la lignina, para su aprovechamiento en la producción de biocombustibles de nueva generación.

 Debido a su capacidad de fijar CO₂, las microalgas se han visto como una alternativa atractiva y sostenible para la producción de biocombustibles a través de la acumulación de lípidos transformables en biodiésel. Sin embargo, una de las principales barreras para su viabilidad económica y sostenibilidad ambiental reside en el gasto energético que supone la concentración y secado de esta biomasa. Por otra parte, las macroalgas no han sido consideradas de manera significativa como posible materia prima para la producción de biocombustibles debido a su elevado contenido de agua y baja acumulación de lípidos transformables en biodiésel u otro biocombustible. Además, el componente más abundante en la biomasa de este tipo de algas es el alginato, no existiendo microorganismos industriales capaces de metabolizarlo para producir etanol.

 En un trabajo [1] recientemente publicado en la revista Science, investigadores del Bio Architecture Lab (Berkeley, CA, EEUU) han conseguido una cepa de la bacteria Escherichia coli genéticamente modificada que realiza este proceso. Para lograrlo, los autores identificaron a la bacteria Pseudoalteromonas sp. como microorganismo productor de alginato liasa, una enzima capaz de transformar el polímero alginato en fragmentos de 2, 3 y 4 unidades monoméricas. Así, introdujeron en E. coli el gen que codifica la mencionada enzima junto con el de una proteína transportadora que conduce la alginato liasa a través de la membrana hasta el exterior celular. Allí, el alginato se hidroliza por la acción de la enzima, produciendo oligómeros de pequeño tamaño. A continuación se modificó de nuevo la bacteria E. coli con los genes de la bacteria marina Vibrio splendidus. Estos son necesarios para proveer a la bacteria modificada de un sistema de transporte de los oligómeros producidos hasta el interior celular y su posterior metabolización para transformarlos en moléculas más sencillas tales como piruvato. Finalmente, la bacteria E. coli se modificó de nuevo añadiendo los genes correspondientes a la ruta metabólica de Zymomonas mobilis para la producción de etanol a partir de piruvato. Z. mobilis es una bacteria originalmente aislada del jugo de la caña de azúcar fermentada.

 La cepa de E. coli resultante de las transformaciones genéticas descritas se empleó para la fermentación de la biomasa de una alga parda, Saccharina japonica, alcanzando una concentración final de etanol cercana al 5%v/v, similar a la que se alcanza en la producción de etanol mediante fermentación de material lignocelulósico con Saccharomyces cerevisiae. De esta forma, según los autores del trabaja, para un cultivo a gran escala de algas, la productividad de etanol puede llegar a 19000 l/ha/año, es decir, el doble que la alcanzada mediante caña de azúcar y 5 veces superior a la correspondiente al maíz.

 La implantación de biocombustibles de nueva generación, más económicos, competitivos y sostenibles desde el punto de vista social y ambiental precisa del desarrollo concurrente de nuevos procesos físicos, químicos y biotecnológicos, participando todos ellos de forma complementaria y sinérgica. De esta forma, sería conveniente emplear la tecnología y las materias primas más adecuadas en cada lugar y en cada contexto geográfico, socioeconómico, técnico y medioambiental.

Referencia:

[1] A.J. Wargacki et al. (2012). An engineered microbial platform for direct biofuel production from brown macroalgae. Science, 335, 308-313.

Autor: [Gabriel Morales, Universidad Rey Juan Carlos]

 La suspensión afectará a las tecnologías acogidas al régimen especial, esto es, eólica, solar fotovoltaica, termosolar, cogeneración, biomasa, biogás, minihidráulica y residuos, así como a las instalaciones de régimen ordinario de tecnologías asimilables a las incluidas en el régimen especial. La medida afectará a aquellas instalaciones que todavía no han sido inscritas en el registro de preasignación de régimen especial en la fecha de entrada en vigor del real decreto ley, así como para las instalaciones de régimen ordinario que a la fecha de entrada en vigor de la norma no tuvieran autorización administrativa otorgada por la Dirección General de Política Energética y Minas.

El ministro Soria aseguró que la medida pone un “freno temporal a un sistema de retribución que entraña unos costes demasiado elevados para el sistema eléctrico”. Del mismo modo, dijo que se aplicará con carácter “temporal” y justificó su aplicación en aspectos como los 7.220 millones de euros que, previsiblemente, se destinarán a las primas al régimen especial en 2012. El 71% de este importe corresponde a las renovables (el 27% a la eólica y el 44% a la solar) y el resto se destina a las fuentes de cogeneración y residuos. Pese a esta medida, la apuesta del Ejecutivo sigue siendo por un “mix equilibrado” y, por lo tanto, por una “apuesta firme por las renovables”. El gobierno indica que esta medida sobre las renovables es “solo un primer paso” en la reforma del sector energético y sostiene que no afectará al suministro, porque “la capacidad instalada es más del doble de la demanda punta (106.205 MW frente a 38.287 MW). No obstante, aseguró que por el momento el Gobierno no se planteó ninguna tasa a la nuclear o la hidroeléctrica, ni una quita del déficit de tarifa, al tiempo que apreció “aspectos mejorables” en el pool eléctrico, si bien no diseñó todavía una “solución definitiva” sobre este aspecto y no es descartable la citada tasa.

Sin embargo, como era de esperar, el anuncio de este nuevo real decreto ley ha puesto en jaque al sector de las renovables que han calificado el hecho de “nuevo agravio”, de “error histórico” fruto de la improvisación y que supondrá la destrucción de 10.000 empleos. Consideran que la medida fue “absolutamente impuesto por las grandes eléctricas” sin diálogo con el sector de las renovables. Esta decisión va a retrasar el desarrollo tecnológico e irá contra una industria nacional que ha sido líder.

El presidente de la Fundación Renovables advirtió de que el parón provocará pérdidas de empleo y recordó que el sector da trabajo a 180.000 personas, al tiempo que tiene previsto generar 300.000 puestos hasta 2020, según el Plan de Energías Renovables. “En un grave escenario de paro, se para un sector que crea empleo”, lamentó. “Si se pliega a los intereses de Unesa (Asociación Española de la Industria Eléctrica), España va camino de una crisis energética”, advirtió el presidente de la Fundación.

Por su parte, la Unión Española Fotovoltaica (UNEF), que reúne a todas las asociaciones empresariales del sector, manifestó su sorpresa por la decisión del Gobierno. Considera que se trata de una “medida que agravará la situación del sector fotovoltaico español, seriamente afectado, sin que se hayan resuelto los graves problemas de retroactividad e inseguridad jurídica que afectan al mismo”. Por otro lado, la asociación empresarial de la industrial termosolar, Protermosolar, señala que se comete un error al considerar que la supresión temporal de primas a las renovables reduce el déficit público, ya que estos incentivos van a la tarifa eléctrica. “Las renovables no contribuyen al déficit público, sino al contrario. Crean empleo y contribuyen al PIB, en un momento en el que el país necesita generar actividad”, afirmó el secretario general de la asociación, Luis Crespo. En la actualidad, hay 1.200 MW termosolares conectados a la red, y Crespo espera que el sector pueda cerrar 2013 con el objetivo de 2.400 MW instalados, de modo que la medida no afectaría a los proyectos actuales.

Asimismo, la Asociación Empresarial Eólica (AEE) expresó su “preocupación” ante el anuncio “sorpresa” del Gobierno de suspender la instalación de nueva potencia renovable con primas, ya que la medida “pone en peligro su industria”. “Si se paraliza la eólica hoy, cuando apenas le quedan unos años para ser competitiva sin incentivos y ya ha alcanzado la madurez industrial, se pondría en riesgo un sector que es líder mundial, que exporta más de 2.400 millones de euros al año y es fundamental para la independencia energética de España”, afirmó la AEE.

 Autor: [David Moreno-Instituto IMDEA Energía]

 La lignocelulosa es el componente principal de la pared celular de las plantas y a partir de ella se pueden obtener diversos biocombustibles sólidos (pellets), líquidos (bioetanol) o gaseosos (metano). Entre ellos, la producción de bioetanol representa una opción prometedora para la sustitución de los combustibles fósiles a medio-corto plazo.

 En la producción de bioetanol a partir de biomasa lignocelulósica, los componentes azucarados, mayoritariamente glucosa, son convertidos en alcohol etílico mediante un proceso de fermentación. Sin embargo, esta conversión no puede llevarse a cabo de forma directa, ya que la estructura de la lignocelulosa es muy compleja y difícil de degradar. En este contexto, las etapas de pretratamiento e hidrólisis previas a la fermentación, son necesarias para aislar los residuos azucarados del resto de los componentes y facilitar su posterior transformación.

 La fermentación es un proceso extensamente conocido, debido a su aplicación en la fabricación de cerveza, vino, etc., y son microorganismos como las levaduras o algunas bacterias los encargados de llevarlo a cabo. Sin embargo, ¿qué pueden hacer ciertos microorganismos y algunas de las proteínas que sintetizan en los procesos de pretratamiento e hidrólisis durante la producción de etanol lignocelulósico?

 En relación al pretratamiento, es cierto que se han desarrollado diversas tecnologías que emplean métodos químicos o físicos que pueden aplicarse con este fin, pero al contrario que éstos, los métodos biológicos son más respetuosos con el medio ambiente, generan pocos derivados tóxicos, tienen unas condiciones de reacción moderadas y requieren poca energía. En este sentido, algunas bacterias y hongos basidiomicetos están siendo estudiados debido a sus propiedades para la desestructuración de los materiales lignocelulósicos. La actividad catalítica de estos microorganismos radica en la producción y secreción de ciertas enzimas, como las lacasas o las peroxidasas, que les confiere la capacidad para degradar la estructura lignocelulósica quedando al descubierto los polímeros de celulosa. Desafortunadamente, esto no es suficiente para poder realizar la fermentación. Además, la principal desventaja de estos procesos es el largo período de tiempo que requieren.

 De esta manera, el siguiente paso en la producción de etanol es la hidrólisis de los polímeros de celulosa para obtener los azúcares fermentables. Este proceso también puede realizarse mediante métodos químicos o biológicos, y al igual que en el pretratamiento, la hidrólisis enzimática presenta ciertas ventajas: condiciones suaves de proceso, no genera subproductos tóxicos y los rendimientos finales son más altos. Para la hidrólisis enzimática se utilizan las proteínas purificadas a partir de hongos celulolíticos principalmente. Estas enzimas se denominan de forma general celulasas y comprenden tres actividades diferentes pero con acción sinérgica: endoglucanasa, exoglucanasa y β–glucosidasa. La principal desventaja de este proceso es que la producción y purificación de estas enzimas es bastante costosa y además, durante la hidrólisis, pueden inhibirse por el producto final, la glucosa.

 Una posibilidad que recientemente está bajo estudio, es la creación de microorganismos genéticamente modificados que incorporen las actividades descritas anteriormente para que los procesos de degradación, hidrólisis y fermentación tengan lugar de forma simultánea, obteniéndose un proceso de producción de etanol económicamente viable.

 A pesar de las ventajas descritas anteriormente, la producción de etanol lignocelulósico mediante procesos biológicos que únicamente utilicen microorganismos o sus proteínas, hoy en día necesita, al igual que cualquier otro proceso industrial, una optimización previa a su uso a gran escala.

Autora: [L. Sanz-IMDEA Energía]

Probablemente la respuesta no sea que no se pueden conseguir baterías mejores, con más capacidad, que duren más tiempo y que sean más baratas sino más bien el hecho de cómo vamos a recargar esas baterías si nos planteamos un futuro en el que el coche eléctrico sea un elemento habitual en la sociedad. Haciendo un cálculo sencillo y suponiendo que todos los coches se movieran con electricidad, consumirían alrededor  del 73% de la electricidad generada cada día, del cual solo el 35% proviene de energías renovables a día de hoy. Parece que el porcentaje de ventas antes comentado está en parte limitado por la cantidad de electricidad que se puede conseguir a partir de fuentes renovables, para poder denominar al coche eléctrico  como ecológico. Es necesario pensar en estaciones de recarga que aprovechen energías renovables con suficiente capacidad para abastecer a un número de coches equivalente al de una gasolinera convencional  y además puedan integrarse en las poblaciones y carreteras.

Todo esto plantea un importante reto que, en mi opinión, debe ser afrontado a la par que el desarrollo de mejores baterías para estos coches, de otra forma se estaría intentando vender un producto que no se podría utilizar por motivos prácticos. El desarrollo de plantas modulares de generación de electricidad con espejos o en  discos Stirling que aprovechan la energía solar en conjunción con sistemas de almacenamiento de energía de distinta índole podría ser una opción a la sustitución de las actuales gasolineras, ya que son integrables en entornos urbanos. De entre los sistemas de almacenamiento que pueden utilizarse en estas plantas modulares renovables, las baterías de flujo redox (RFB) son especialmente interesantes debido a que, además de presentar capacidad suficiente para ser utilizadas como estaciones de recarga, se está estudiando su aplicación en el propio vehículo, como fuente de alimentación al motor. Estas baterías se componen de dos tanques donde se almacenan los electrolitos líquidos que son bombeados al stack de celdas, donde se produce la reacción electroquímica, liberando la energía contenida en los electrolitos en forma de electricidad con rendimientos del 90%. La cantidad de energía que pueden almacenar depende del volumen de los tanques de electrolito y de su concentración. Las RFB más populares son las basadas en pares redox de vanadio y vanadio-haluro, que presentan densidades de energía de entre 25 y 50 kWh/kg pero que pueden construirse con capacidades del orden de MWh e incluso bajo tierra, de forma similar a los tanques de combustible en gasolineras.

Bien es verdad que, aplicadas en automoción, el estado del arte de estas baterías no iguala las prestaciones de las baterías de Li-ion, pero presentan una ventaja importante frente a ellas: los electrolitos son líquidos y podrían ser reemplazados en cuestión de unos minutos en las estaciones de recarga, utilizando instalaciones muy similares a las que conocemos hoy en día. Con el modo de recarga rápida con corriente continua y 330 V para baterías de litio se puede obtener un 80% de carga en 30 minutos pero se requieren puntos específicos de recarga que no podrán ser muy numerosos para evitar sobrecargas de la red. En algunos países como Israel y Dinamarca se está introduciendo el sistema ‘Quick-Drop’ que consiste en el intercambio completo de la batería por otra cargada. Con las RFB solo sería necesario reemplazar el electrolito por otro regenerado vía electroquímica, en otra batería más grande de la misma naturaleza, evitando el deterioro que los dispositivos puedan sufrir en las operaciones de cambio de batería con el consiguiente ahorro en el mantenimiento de las mismas.

Parece que la investigación para el desarrollo de estas baterías de flujo redox debe estar encaminada a la búsqueda de nuevos electrolitos, más baratos y abundantes , y de mejores materiales para su construcción de forma que su utilización sea factible de cara a la espectacular subida en la demanda de electricidad que supondrá la introducción del vehículo eléctrico en nuestras carreteras.

 Autora:  [Rocío Fernández Saavedra-CIEMAT]

 La energía es un recurso básico para la economía, la salud, el medio ambiente y, en particular, el cambio climático, la educación o la seguridad alimentaria e hídrica. Por ello, la ONU pretende generalizar su acceso mundial a largo plazo con la organización de un Año Internacional.

 Ahora bien, los responsables de Naciones Unidas promoverán la producción y el uso de una energía “sostenible”, moderna, eficiente, no contaminante, asequible y fiable, a ser posible producto de fuentes renovables u otras fuentes con las menores emisiones posibles de dióxido de carbono, gas involucrado en el cambio climático.

 La coletilla “para todos” tampoco es casual. Naciones Unidas señala que hay más de 1400 millones de personas en el mundo sin electricidad, mil millones más solo tienen un acceso “intermitente” y millones de personas no pueden pagar estos servicios energéticos, incluso estando disponibles.

 La falta de energía no es el único problema. Más de 3000 millones de personas se basan en sistemas obsoletos de biomasa para cocinar y como fuente de calefacción. El humo de estos aparatos contamina el medio ambiente y mata a cerca de dos millones de personas de forma prematura, según la ONU. Si no se hace nada por evitarlo, estas cifras podrían ser mayores en las próximas décadas. Al impulsar una energía sostenible para todos, Naciones Unidas cree que el logro de los Objetivos de Desarrollo del Milenio y el desarrollo sostenible estarán más cercanos: se reducirá la pobreza y se mejorarán las condiciones de los seres humanos y del medio ambiente de todo el planeta. Para llegar a cumplir estos objetivos será necesaria la inversión en recursos tecnológicos que puedan generar energía menos contaminante y viabilizar el acceso a estos nuevos servicios energéticos a todas las comunidades del mundo. Además, requerirá de políticas tanto nacionales como internacionales que sean una fuente de incentivo para el uso de las nuevas fuentes de energía renovable.

 Los responsables del Año Internacional de la Energía Sostenible para Todos harán partícipes a gobiernos, empresas y ciudadanos en la consecución de tres objetivos principales para 2030:

 - Asegurar el acceso universal a servicios energéticos modernos: la ONU ha creado la Fundación Global Alliance for Clean Cookstoves (Alianza Global para Cocinas Limpias), que impulsa la generalización de sistemas limpios y eficientes de cocinado para salvar personas, mejorar las condiciones de vida en general y de las mujeres en particular, y combatir el cambio climático.

 - Doblar la tasa de mejora en eficiencia energética: gracias a ello se reducirá la cantidad de energía necesaria para iluminación u otras necesidades básicas. Por otra parte, una distribución más eficiente servirá para promover proyectos de desarrollo gracias a una energía que ahora se pierde o malgasta.

 - Lograr que el 30% de la energía mundial sea renovable: tecnologías como la solar o la eólica reducen el impacto ambiental, llegan a zonas rurales aisladas y generan empleo.

Red Eléctrica Española (REE) ha publicado los datos sobre el sistema eléctrico en 2011, un año en el que la demanda se contrajo un 1,2% y en el que las fuentes renovables cubrieron el 33% de la misma.

Los datos señalan que la generación eléctrica con tecnología solar aumentó en 2011 un 43%, con un incremento del 26% por parte de la fotovoltaica y un 193% por parte de la termoeléctrica. Este importante aumento se produjo cuando la mayoría de las tecnologías registraron caídas de producción respecto al año anterior (ver Figura).

Por el contrario, creció la producción de las centrales de carbón, que duplicaron su producción respecto al año 2010. La consecuencia ha sido un repunte de las emisiones de CO₂ del sector eléctrico que se ha estimado en 73 millones de toneladas, un incremento del 25% respecto a 2010.

Las energías renovables cubrieron el 33% de la demanda (datos provisionales), un 3% menos que en el año 2010, debido principalmente al descenso de la generación hidráulica, que cubrió un 11% de la demanda frente al 16% del 2010.

La eólica mantuvo su participación en la cobertura de la demanda con un 16% del total, igual que en 2010, situándose como la tercera fuente de energía eléctrica tras la nuclear y los ciclos combinados, mientras que la energía solar (fotovoltaica y termoeléctrica) representó el 4% de la cobertura de la demanda anual.

Energía solar termoeléctrica es sinónimo de España, por el importante desarrollo llevado a cabo. La actividad realizada por este sector a lo largo de 2011 ha elevado la potencia instalada en nuestro país por encima de los 1.100 MW (1.102,4 MW, según la información publicada por Protermosolar), más del doble que Estados Unidos, segundo país en potencia instalada con 509 MW instalados. Son terceros en el ranking mundial  Argelia y Egipto, con 20 MW cada uno, y tras ellos se sitúan Australia con 5 MW, e Italia y Alemania con 2 MW.

En España se ha conseguido superar la barrera de los 1.000 MW en el segundo semestre de 2011 con la puesta en servicio de seis centrales: Palma del Río 1 (Córdoba), Lebrija 1 (Sevilla), Andasol 3 (Granada), Helionergy 1 (Sevilla) y Arcosol-50 y Termosol-50, ambas en la provincia de Cádiz.

En la actualidad 26 centrales termosolares se encuentran conectadas a la red de las 61 aprobadas por el Ministerio de Industria, un 42% del total. De la misma manera que España es líder en potencia instalada también lo es en nuevas plantas en construcción con 1.152 MW. Muy lejos se sitúan Estados Unidos, 760 MW; Emiratos Árabes, 100 MW; Marruecos, 30 MW; India 20, MW; México, 12 MW; Australia, 10 MW;  y Francia, 2 MW.

Autor: [Julio Núñez Casas. Unidad de Procesos Termoquímicos. IMDEA Energía]

El pasado 6 de noviembre se reunieron en Providence, Rhode Island (EE.UU.), algunos de los más prestigiosos científicos e ingenieros a nivel internacional en la “Conferencia inaugural de la Sociedad para la Ingeniería de la Biología y los combustibles”. [1] La conferencia se centró principalmente en la presentación de proyectos financiados por el programa de combustibles de la Agencia de la Energía en Proyectos de Investigación Avanzados (ARPA-E). La mayoría de ellos se basan en  el empleo de energía solar y materias primas inocuas, abundantes y a precios asequibles, como pueden ser el CO₂ y el H₂O, mediante procesos catalíticos o bioquímicos.

Según Eric J. Toone, director adjunto de ARPA-E, la finalidad de los proyectos financiados ha de ser buscar nuevas tecnologías que permitan captar la energía solar de manera más eficiente y almacenarla en forma de combustibles que puedan ser utilizados en el sector del transporte fundamentalmente.

Figura 1. Los combustibles generados a partir de procedimientos catalíticos o biocatalíticos ofrecen una mayor eficiencia que los relacionados con procesos fotosintéticos (izquierda). A la derecha de la imagen se puede apreciar la ”hoja artificial” desarrollada por el grupo de Nocera.

Uno de los ponentes invitados a la conferencia fue Daniel G. Nocera, renombrado científico del MIT (Massachusetts Institute of Technology). En su ponencia, Nocera expuso el trabajo que se desarrolla en su grupo de investigación, centrado fundamentalmente en el desarrollo de sistemas catalíticos de bajo coste para obtener H₂ a partir de H₂O y luz solar. Uno de los últimos avances de su grupo ha sido la síntesis de un fotocatalizador basado en borato de cobalto que imita el procedimiento de la fotosíntesis para obtener H⁺ y O₂ [2] y de un segundo sistema fotocatalítico basado en una aleación de molibdeno, zinc y níquel para transformar los iones H⁺  en H_2. [3]

Nocera, en colaboración con el investigador Steven Y. Reece, ha acoplado los dos catalizadores para desarrollar lo que ha denominado la “hoja artificial”. Esta invención pretende ser comercializada por Sun Catalytix, compañía fundada por el propio Nocera. Según el científico, este dispositivo es diez veces más eficiente que la propia fotosíntesis. Simplemente con sumergir la celda catalítica en agua y exponerlo a la luz solar, una de las caras genera O₂ mientras que la opuesta genera H_2. [4] Si el sistema se divide con una membrana selectiva, los gases generados podrían ser recogidos por separado para su posterior almacenamiento y uso en una pila de combustible cuando se desee. La meta de Nocera es que este dispositivo sea comercial en un futuro próximo y pueda aportar energía en regiones del mundo en vías de desarrollo o en zonas que cuenten con un sistema de distribución de electricidad deficitario. Según las estimaciones de su compañía, una celda catalítica del tamaño de una puerta podría aportar la suficiente electricidad como para abastecer a un hogar medio estadounidense.

Otras tecnologías presentadas en Providence se basan en el uso de microorganismos para obtener combustibles. En este contexto trabaja el grupo de Stephanopoulos, investigador del MIT, que ha descubierto un microorganismo capaz de producir acetato a partir de CO₂ y H₂ cuando es irradiado con luz solar. Este trabajo ha quedado reflejado en una de sus patentes. [5] Un segundo grupo de microorganismos es capaz de convertir los acetatos producidos por el primer grupo de microorganismos a triglicéridos, materia prima fundamental junto con el metanol para fabricar biodiesel.

Según Toone, directivo de ARPA-E, hay un largo camino por recorrer hasta que muchas de estas tecnologías sean comercializadas, pero una vez que sean técnica y económicamente viables podrán solucionar gran parte de las necesidades del mercado energético actual.

 [1] http://electrofuels.aiche.org/ 

[2] In Situ Formation of an Oxygen-Evolving Catalyst in Neutral Water Containing Phosphate and Co2+. Matthew W. Kanan and Daniel G. Nocera*. Science vol  321 31 jul 2008

[3] Wireless Solar Water Splitting Using Silicon-Based Semiconductors and Earth-Abundant Catalysts Steven Y. Reece, Jonathan A. Hamel, Kimberly Sung, Thomas D. Jarvi, Arthur J. Esswein, Joep J. H. Pijpers, Daniel G. Nocera . Science vol 334 4 nov 2011

[4] http://web.mit.edu/newsoffice/2011/artificial-leaf-0930.html

[5] http://www.faqs.org/patents/app/20110177564

La diferencia fundamental de los nuevos biocombustibles de segunda generación (2G) con respecto a los actuales es que se elaboran a partir de materias primas que no se destinan a la alimentación y se cultivan en terrenos no agrícolas y de la puesta en marcha de mejores  tecnologías de transformación. Por ello, los biocombustibles 2G aparecen con el objetivo de superar las limitaciones de expansión y los graves conflictos que pueden generar los actuales agrocombustibles. La fabricación de biocombustibles (2G) para el transporte constituye el objetivo principal del Programa RESTOENE, financiado por la DGU de la Comunidad de Madrid.

La escalada en la producción de biocombustibles de primera generación a partir de maíz y caña de azúcar, entre otros precursores, ha contribuido al aumento de los precios de algunos alimentos básicos y a la deforestación. Y como la cadena de producción de este tipo de biocombustibles requiere un consumo notable de otros combustibles de origen fósil, principalmente diesel, estos desarrollos en el campo de la primera generación han contribuido poco a la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero. Por el contrario, los biocombustibles cuando se producen por vías sostenibles contribuyen al cambio climático en una extensión sustancialmente menor que los tradicionales de origen fósil. Esto se debe  al hecho de que el CO₂ generado en el curso de la combustión del biocombustibles se recicla de nuevo mediante fijación química durante la fotosíntesis que realizan los cloroplastos de las plantas.

Además de la automoción, la aviación comercial viene haciendo una apuesta seria por los biocombustibles. Las compañías aéreas tienen particular interés en que sus combustibles sean menos contaminantes que los convencionales, dado que el sector experimentará un fuerte crecimiento desde los 2.500 millones de pasajeros en 2011 hasta los 16.000 millones estimados en 2050. Este crecimiento, unido a las regulaciones ambientales cada vez más severas, va a requerir necesariamente el concurso de combustibles líquidos de origen renovable.  

La proyección del consumo global de biocombustibles queda reflejada en las estimaciones recientes de la Agencia Internacional de la Energía (IEA). El consumo actual de biocombustibles en el transporte representa alrededor de 2% del total, si bien se estima que ascienda hasta cerca de 27% en 2050. Conforme a las estimaciones de la IEA, el uso de los biocombustibles a lo largo de estas próximas cuatro décadas vendría a re-emplazar una cantidad equivalente de petróleo que emitiría 2100 millones de toneladas de CO₂ menos si tales biocombustibles se produjera de forma sostenible. Esta cantidad de CO₂ es similar a la que queda retenida por absorción en los océanos. Los análisis detallados sugieren que la cosecha de biomasa de forma responsable permitiría alcanzar estos objetivos. Así lo atestigua otro estudio muy reciente llevado a cabo por  el Panel Intergubernamental de Cambio Climático (IPCC) en el que se  concluye que la biomasa puede proporcionar para la mitad del siglo 21 hasta 300 exajulios (1 exajulio equivale a 45 millones de toneladas de carbón o 170 millones de barriles de petróleo). Esta cantidad de biomasa es del orden de cuatro veces superior a la requerida por la IEA para satisfacer  el objetivo de 27% de los combustibles de transporte producidos a partir de biomasa.

Investigadores de la compañía Boeing están investigando la pongamia como fuente  potencial de biomasa. Esta planta crece en áreas que no son adecuadas para el cereal y que, por tanto, no compiten con las cosechas utilizadas en la cadena alimentaria. Como pasos imprescindibles en el proceso de implantar los biocombustibles en la aviación comercial, Boeing está poniendo de forma conjunta los intereses de la agricultura, la investigación académica, las refinerías y las compañías aéreas a nivel global para establecer la infraestructura necesaria para desarrollar la industria de los biocombustibles de forma económica y sostenible. Algunos resultados reportados por Yale University’s School of Environmental Science (USA) sobre jatrofa (planta cuyas semillas producen un aceite no apto para el consumo) muestran que esta planta puede generar beneficios económicos y ambientales importantes en países de Latinoamérica en los que el clima favorece el desarrollo de este tipo de plantaciones.

La aproximación anterior de fabricación de biocombustibles (2G) para el transporte se está siguiendo en el Programa RESTOENE, financiado por la DGU de la Comunidad de Madrid, en el que se contempla un espectro de precursores más amplio que el uso de aceites vegetales. En este Programa se utilizan distintos tipos de residuos (biomasa vegetal, residuos urbanos, aceites usados) como fuente de carbono que se convierten mediante procesos específicos en biocombustibles. Además, los precursores de tipo ligno-celulósico se utilizan como materia prima para fabricar combustibles diesel/gasolina sintéticos e hidrógeno (combustibles de segunda generación). El Programa cuenta con cinco equipos y un laboratorio asociado, con experiencia y capacidades complementarias esenciales para el desarrollo de un programa de tal envergadura.  

[Autora: Mª del Pilar Orihuela-INTA]

El World Energy Outlook, uno de los informes más completos y fiables que se publican anualmente sobre la situación energética a escala mundial, nos dejó a finales del recién concluido año un mensaje de lo más crudo: que el mundo se está bloqueando en un sistema energético inseguro, ineficiente, y con elevadas emisiones de carbono; y que si en los próximos años no se ponen en marcha políticas audaces, cada vez será más difícil y costoso cumplir con la meta establecida en el 2010 de limitar el aumento global de temperatura a 2°C.

Fuente: Presentación a la prensa del World Energy Outlook 2011 por Maria van der Hoeven. Londres, 9 de Noviembre de 2011.

 En la pasada edición del Conference of the Parties (COP17), la Directora Ejecutiva de la Agencia Internacional de la Energía, Maria van der Hoeven, advirtió una vez más a la comunidad internacional acerca de la necesidad de evitar el cambio climático y señaló que, para lograrlo, es necesario que los países aborden sus cuestiones de seguridad energética de forma sostenible; no esperando un acuerdo climático global, sino actuando de inmediato para hacer frente a la creciente demanda energética con soluciones seguras, bajas en carbono.

 Esta sentencia, que a priori parece tan contundente, será probablemente una fuente inagotable de dudas y debates a la hora de llevarla a la práctica.

 Para empezar, hay una cuestión fundamental que preocupará indudablemente a la mayoría de los ciudadanos (exceptuando quizá a los más comprometidos con la causa medioambiental); y es la cuestión económica: ¿cuánto nos va a costar? Aún no hemos desarrollado ninguna solución que sea, a la vez, segura, de reducidas emisiones, y económicamente rentable; y además, estamos inmersos una grave crisis económica. ¿Hasta qué punto debemos sacrificar parte nuestro presupuesto en acometer este tipo de soluciones? 

 Pero dejando las discusiones económicas para otros foros más enfocados a esa materia, abordemos ahora otra cuestión que también surge de forma casi espontánea: ¿qué alternativas tenemos?

 Echando un vistazo al mix energético mundial, parece que las únicas fuentes de energía capaces de competir a día de hoy con los combustibles fósiles (petróleo, carbón y gas natural) son la nuclear y las renovables (y la hidroeléctrica, si no se considera dentro de las renovables normales).

Gráfico elaborado a partir de los datos del 2010 que aparecen en el documento BP Statistical Review of World Energy, de Junio de 2011.

 La energía nuclear es una tecnología madura, de bajas emisiones de carbono, y con disponibilidad suficiente para ser explotada a más amplia escala. En comparación con las energías renovables, la energía nuclear tiene actualmente una capacidad mucho mayor para absorber la demanda energética que abastecen los combustibles fósiles.

 A pesar de la incertidumbre acerca de las reservas de uranio, y de los incontables estudios que ponen de manifiesto su potencial peligrosidad, la tecnología nuclear se acepta con resignación como la alternativa más viable para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero a gran escala y a corto plazo. Los tristes sucesos acaecidos en la central de Fukushima el pasado 11 de Marzo, si bien han revuelto una vez más la opinión pública y han desencadenado un renovado cuestionamiento del papel de la energía nuclear en el futuro, no han conseguido alterar a nivel global la política energética de los grandes países en vías de desarrollo. En el Escenario de Nuevas Políticas que planteó el pasado año la Agencia Internacional de la Energía, se preveía un aumento de la producción nuclear de más de un 70% hasta 2035, una previsión sólo ligeramente inferior a la del año 2010.

 La otra alternativa aceptable son las energías renovables. Se habla de energías renovables como si fueran un concepto singular; pero precisamente una de las virtudes de las energías renovables es que pueden proceder de muy diversas fuentes, adaptándose a los recursos de cada país, e incluso permitiendo combinarlos para proporcionar mayor seguridad en el abastecimiento. Cada tecnología renovable se encuentra en una etapa diferente de desarrollo, por lo que no pueden categorizarse de manera unívoca. Ya hay varias de ellas explotándose a escala comercial, sin embargo, aún no puede afirmarse que sean tecnologías maduras, especialmente en términos de coste de la energía.

A pesar de su discutible nivel de desarrollo, y su mucho más discutible coste, hay una opinión con la que todo el mundo parece estar de acuerdo: las tecnologías renovables son las más limpias y seguras que conocemos hasta ahora en términos medioambientales. De no ser por el esfuerzo económico que supone, ya habría mucha más potencia renovable instalada en el mundo de la que actualmente hay. Aún nadie ha imaginado un futuro sin energías renovables.  Por pequeño que sea, siempre hay un papel atribuido a las mismas en las predicciones futuras. El World Energy Outlook 2011 estima que la proporción de las energías renovables no hidráulicas en la generación de electricidad pasará del 3% en 2009 al 15% en 2035. Sin embargo, admite que este cambio no será posible sin la aplicación de cuantiosas subvenciones gubernamentales.

 Y ya está. De momento no hay más opciones: nuclear y/o renovables. Y lo cierto es que ninguna ofrece unas prestaciones ideales.

 Se comprende la buena de intención de la Directora de la IEA al decir que los países deberían abordar sus cuestiones de seguridad energética de forma inmediata, con soluciones sostenibles y que no generen emisiones de carbono. Pero las alternativas son pocas y defectivas. Para cada persona en particular, la solución adoptada, sea cual sea, va a suponer un sacrificio, bien por tener que asumir los riesgos de la tecnología nuclear, bien por tener que asumir los elevados costes de las renovables. Y si esta disconformidad se eleva a niveles gubernamentales, la incertidumbre es aún mayor. Debe suponer un gran esfuerzo para los gobiernos abordar cualquier solución, cuando las opciones son tan poco esperanzadoras; sobre todo teniendo en cuenta lo baratos y accesibles que resultan aún los combustibles fósiles. Es incluso posible que ni siquiera sea evidente ahora mismo la insostenibilidad del sistema energético y que por ello ningún gobierno se sienta apremiado a acometer ningún cambio.

 Por ello es necesario, antes que nada, conocer y entender la gravedad de la situación. Y si realmente es tan insostenible como advierte la IEA, entonces no nos quedará más remedio que ser todos un poco más condescendientes y asumir el sacrificio que suponga el acometer las correspondientes medidas. Al fin y al cabo, no se trata de elegir ninguna alternativa en particular, sino de aceptarlas e implementarlas conjuntamente para obtener lo mejor de cada una.

Autor: [Ignacio Ballesteros Perdices-CIEMAT]

 El sector energético constituye un ejemplo de cómo España ha logrado traducir su potencial científico y tecnológico en una realidad industrial altamente competitiva a nivel internacional. Además, gracias en gran parte a la fuerte apuesta del Gobierno y de las empresas españolas en este sector, España puede presumir en la actualidad de ser una potencia mundial en materia de investigación energética.

 La Alianza por la Investigación y la Innovación Energéticas (ALINNE) es una iniciativa surgida del Ministerio de Ciencia e Innovación (MICINN) cuyo objetivo es lograr una coordinación eficaz de todos los actores dentro del campo de la investigación y la innovación relacionados con la Energía.

 El pasado 30 de Junio, la ministra Cristina Garmendia presentó públicamente la alianza acompañada por los presidentes de las empresas energéticas más importantes de nuestro país (Abengoa, Acciona, ACS, Endesa, Gamesa, Gas Natural/Unión Fenosa, Red Eléctrica de España, Repsol YPF, Green Power Tech, Grupo Unisolar), así como representantes del sector público con competencias en la innovación energética (las secretarías de Estado de Energía, Cambio Climático, Innovación e Investigación, los presidentes del CSIC y CRUE, los directores generales del CIEMAT y CDTI, el rector de la Universidad de Zaragoza).

 Este nuevo instrumento ofrecerá respuestas a los grandes retos de las actividades de I+D+i en el ámbito del sector energético, contribuirá a la definición de una estrategia nacional que ordene las políticas y programas públicos con las prioridades y necesidades de España en la materia, y jugará un papel protagonista en la fijación de una posición española común ante cada una de las situaciones que se planteen en materia de ciencia e innovación energética.

 El 14 de Octubre, en el salón de actos del CIEMAT, se realizó la Jornada Informativa de ALINNE, en este acto se expusieron los objetivos y estructura la Alianza

 Misión de ALINNE

• Avanzar hacia una asignación más eficiente de los recursos públicos y privados dedicados a I+D+i energética.
• Acelerar el desarrollo y la consolidación de nuevas tecnologías energéticas sostenibles Promover vínculos efectivos y estables de colaboración entre el sector público y el privado
• Identificar segmentos o nichos de futuro, tanto en el ámbito de la investigación fundamental como en el relacionado con el desarrollo tecnológico y empresarial.
• Favorecer la coordinación y participación en iniciativas internacionales, especialmente a nivel europeo.
• Estimular y coordinar la participación española en la Alianza Europea de Investigación en Energía (EERA).

 Organización de ALINNE 

• Comité ejecutivo

Representativo de los principales agentes del sector. Nombrados por el MICINN: Dirigir ALINNE tomando las decisiones operativas y estratégicas en base al trabajo desarrollado por los tres Comités Delegados. Aprobar la puesta en marcha de los proyectos y programas presentados por el Comité de Coordinación en función de las líneas estratégicas identificadas por el Comité de Estrategia. Aprobar la asignación y la dedicación de los fondos propios de ALINNE. Representar a ALINNE ante terceros. Participar en el diseño de las políticas y programas de financiación nacionales en la I+D+i en Energía, como comité asesor del MICINN.

• Comités Delegados

Creados para desarrollar las actividades asociadas a los objetivos de la Alianza a través de los programas y proyectos.

Comité de Estrategia: Alinear las políticas y programas públicos en el ámbito energético así como con nuestro posicionamiento a nivel europeo.

Comité de Coordinación: Diseñar e implantar procesos eficientes de traslación de la oferta científico-tecnológica pública al sector privado.

Comité de Internacionalización: Diseñar los mecanismos que aseguren una representación nacional adecuada en los principales foros internacionales, especialmente en el SET-Plan.

• Secretaría Técnica

Gestionada por el CIEMAT

• Miembros y Foro de la Alianza

Espacio de intercambio de experiencias

Fuente: http://www.alinne.es/