Ventajas y limitaciones del la obtención de biodiésel a partir de microalgas: Análisis del ciclo de vida

El biodiésel producido a partir de microalgas parece tener el suficiente potencial para llegar a sustituir tanto a los derivados del petróleo como a los biocombustibles de primera generación. La sostenibilidad de estos procesos puede ser evaluada mediante la realización de un análisis del ciclo de vida. Además esta metodología permite encontrar las etapas susceptibles de ser mejoradas desde el punto de vista energético.   

 Autores: [Cristina Ochoa Hernández y Juan M. Coronado – IMDEA Energía]

Durante la última década, la preocupación creciente sobre el agotamiento del petróleo y el calentamiento global parecen haber motivado numerosas investigaciones relacionadas con la producción de combustibles a partir de la biomasa. Esto es debido a que los biocombustibles pueden aportar mejoras ambientales en la reducción de gases de efecto invernadero que no se conseguirían con la utilización de derivados del petróleo.

 Sin embargo, el uso de biocombustibles de primera generación ha suscitado mucha controversia por el empleo de materias primas que pueden competir con la alimentación del ser humano. De esta manera, las microalgas parecen postularse como una buena alternativa a esta situación, ya que presentan un rendimiento solar superior al de los cultivos de los que se derivan los biocombustibles de primera generación, tienen un elevado contenido de lípidos, necesitan agua de menor calidad (salada o salobre), pueden instalarse en terrenos de uso marginal, e incluso, como algunos investigadores han demostrado, su cultivo puede ser acoplado a fuentes industriales de CO2.

 El análisis de ciclo de vida es una herramienta especialmente adecuada para la evaluación de estas tecnologías poco maduras, ya que a través de ella se pueden identificar las etapas que necesitan ser mejoradas para conseguir procesos más eficientes y sostenibles. Así, Lardon y col. [1] proponen un análisis de ciclo de vida para intentar identificar los obstáculos y limitaciones que puede conllevar un proceso de producción de biocombustibles a partir de microalgas a nivel industrial. De esta manera, plantean una instalación hipotética basada en la extrapolación de resultados obtenidos a escala de laboratorio, combinados con el conocimiento de procesos desarrollados para la obtención de combustibles limpios de primera generación.

 El marco de dicho estudio incluye el cultivo de microalgas tipo Chlorella vulgaris, la recolección, el secado, la extracción de los aceites y su transformación mediante el proceso de transesterificación. Además, se contemplan dos condiciones de cultivo (normal y con bajo contenido en nitrógeno) y dos procesos de extracción (seco y  húmedo). De él se extrae que la única circunstancia bajo la que no se consigue un balance positivo entre la energía total producida y consumida es trabajando en condiciones de cultivo normales y empleando una extracción en seco. Sin embargo, al considerar también la energía requerida para la producción de los fertilizantes y la construcción de las infraestructuras necesarias, resulta que sólo se consigue un balance positivo con el sistema de bajo contenido en nitrógeno y con extracción húmeda del aceite. Además, al comparar los impactos generados en la combustión de 1MJ de biocombustible de diferente procedencia, las microalgas no parecen presentar ventajas sustanciales respecto a otros cultivos oleaginosos como la soja, la palma o la colza. Por tanto, el desarrollo futuro de esta tecnología emergente, requerirá un mayor esfuerzo investigador para reducir el consumo energético en las etapas críticas. En este sentido, la recuperación de los nutrientes y el uso energético de los residuos de la extracción del aceite podrían contribuir significativamente a incrementar el valor ambiental de esta fuente de biocombustibles.

 [1] Laurent Lardon, Arnaud Hélias, Bruno Sialve, Jean-Philippe Steyer and Olivier Bernard. Environ. Sci. Technol. 2009, 43, 6475-6481. DOI 10.1021/es900705j

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Comentarios

Hace pocas semanas, se publicó el documento “Energías de las algas. Presente y futuro”, realizado por BIOPLAT (APPA), en cuyo desarrollo tuve el honor de participar.

El punto de vista de los investigadores que llevan años trabajando con algas como fuente de energía primaria, coinciden en que la producción de biodiesel a partir de los lípidos que almacenan, es inviable desde el punto de vista técnico y económico. El alga al producir lípidos, como forma de almacenamiento de compuestos de carbono en momentos de estrés, evita el crecimiento y el desarrollo celular, reduciendo su tamaño drasticamente. Es decir, si queremos un alga que produzca lípidos, tendremos un alga de reducido tamaño. Claro que llegan a almacenar hasta un 70% de aceite en su interior, y por su puesto que es suceptible de transesterificación, pero a que precio, con que rendimientos??

Será necesario avanzar mucho aún en la selección de especies y en la modificación genética de variedades, para poder abordar el reto de los biocombustibles a partir de algas. Por cierto, el documento al que hago referencia puede descargarse de la web de BIOPLAT. Saludos

Estimado Fernando.

Las microalgas es un tema candente. Aportas algunos datos sobre el crecimiemto celular e indicas que “los investigadores que llevan años trabajando con algas… coinciden en que la producción de biodiesel…es inviable”. Te podría citar otros investigadores como Lardon (que aparece en la noticia publicada), Christi o de nuestro propio país como los profesores García Guerrero o Molina Grima, que sí lo creen y aparecen en el citado informe, si bien reconocen que todavía nos encontramos en la escala de laboratorio o planta piloto y quedan problemas por resolver.

Saludos

Javier

Correcto. A eso me refería. Inviable actualmente para obtener unos beneficios reales. A nivel de laboratorio está claro que si es un proceso viable. Yo me refería a escala productiva.

Saludos

Tienes razón, ahora es inviable, pero para eso se investiga, para que sea viable dentro de un tiempo (esperemos que corto)

Saludos

Fui quien, con otros, promovió, con ayuda de personal del Ministerio, el proyecto de Biodiesel de algas, no me quiero colgar ninguna medalla. Lo sigo, aunque no muy de cerca y en el grupo de trabajo que estoy nos ocupamos de la sostenibilidad.

Pienso que lo realizado es muy positivo. Que, desde luego, es muy mejorable; pero para eso están trabajando tantos investigadores.

Creo que hay que seguir adelante

Pero:

1. ¿Tendremos petróleo o gas natural para siempre?
2. ¿Qué hacemos con el CO2 de tantas industrias, fábricas, … me refiero al CO2 concentrado, no al difuso del transporte?
3. Por hectárea, independientemente del balance energético que es un tema muy complicado, como el análisis de ciclo de vida: ¿Conoce alguien algún sistema que produzca más litros de aceite (digo bien, aceite, no metiléster) que las microalgas.

Felicito por este post a Cristina Ochoa y a Juan M. Coronado y suscribo lo que manifiestan en el mismo. Pero no hay por qué transformar los lípidos en metiléster, los podríamos dejar como lípidos.

Una vez más, enhorabuena a Javier Duforu por este blog.

Feliz Navidad a todos los blogueros.

Apreciados Cristina oCHOA y Juan M. Coronado:

Señalaís: “… Sin embargo, al considerar también la energía requerida para la producción de los FERTILIZANTES y la construcción de las INFRAESTRUCTURAS necesarias, resulta que sólo se consigue un balance positivo con el sistema de bajo contenido en nitrógeno y con extracción húmeda del aceite.”

1. Pero esto mismo ocurre con los cultivos energéticos para biocombustibles (de primera, segunda o ??? generación). Es decir, que si consumen abonos nitrogenados los análisis de balance energético empiezan a no ser tan favorables.

2. De igual modo también se han construir infraestruturas para, por ejemplo, almacenar la semilla de colza, girasol o jatrofa (por ejemplo). También se consume energía con la construcción de los tractores y de los aperos que realizan las operaciones agrícolas para producir estas semillas.

Mi opinión es que los estudios de análisis de ciclo de vida son muy opinables, controvertidos y particulares. Pero que se deben seguir haciendo, que las aportaciones en este tema siempre son pocas.

Recomiendo el modelo EBAMM (http://rael.berkeley.edu/sites/default/files/EBAMM/) que creo tal vez os pueda ser útil. Mi dirección de correo es francisco.marcos@upm.es por si queréis comentarme algo. Me podeís localizar por telefóno en la Escuela de Ingenieros de Montes de Madrid.

Creo que una idea (entre otras) sería hacer un estudio similar a EBAMM con las microalgas, eso es al menos lo que trato de hacer…. pero me faltan muchos datos que espero que con el proyecto podamos ir obteniendo poco a poco.

Cordiales saludos de nuevo y mucho ánimo.

(requerido)

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