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Etanol barato de neumáticos y basura
Ayer en el Salón Internacional del Automóvil de América del Norte en Detroit, Motores generales anunció una asociación con Coskata de Warrenville, IL, una nueva empresa que afirma que puede producir etanol a partir de astillas de madera, pasto y basura, incluidas llantas viejas, por un dólar el galón. Eso es significativamente menos de lo que cuesta producir el biocombustible a partir del grano de maíz, que es la fuente de casi todo el etanol que se produce en los Estados Unidos.
Fibras combustibles: Un haz de fibras huecas es el corazón de un nuevo proceso para producir etanol a partir de fuentes distintas del maíz. Los materiales orgánicos se calientan para formar una mezcla de hidrógeno, dióxido de carbono y monóxido de carbono. Cuando el biorreactor ilustrado está en funcionamiento, los gases fluyen a través del centro de las fibras y alimentan a las bacterias que crecen en el exterior. Las bacterias convierten los gases en etanol.
Los ejecutivos de Coskata, que hasta el anuncio habían mantenido en secreto la existencia y la tecnología de la empresa, dicen que han desarrollado un enfoque híbrido que involucra procesos termoquímicos y biológicos para producir etanol. Hasta ahora, la mayoría de los investigadores se han centrado en el desarrollo de métodos termoquímicos o biológicos. Coskata dice que además de ser más barata que otros procesos de producción de etanol en desarrollo, su tecnología utiliza menos energía y agua.
GM brindará apoyo financiero, técnico y de marketing a Coskata para ayudarlo a ampliar su proceso, que hasta ahora solo se ha demostrado a escala de laboratorio. Coskata está completando una instalación de producción de etanol a escala piloto y anunciará las ubicaciones para una instalación de 40,000 galones por año y una planta a escala comercial de 100 millones de galones por año a finales de este año.
Coskata se une a otras empresas que buscan formas de producir biocombustibles a partir de fuentes alternativas. Un nuevo mandato federal, promulgado como ley a fines del mes pasado, exige la producción de 36 mil millones de galones de biocombustibles para 2022; de eso, 21 mil millones de galones provendrán de fuentes distintas al grano de maíz. Pero hasta ahora la tecnología para fabricar etanol a partir de tales materias primas no ha sido probada comercialmente.
El proceso Coskata comienza con la gasificación, una tecnología bien conocida que implica calentar una amplia gama de materiales orgánicos hasta que sus componentes se disocian y forman un gas de síntesis, una mezcla de hidrógeno, monóxido de carbono y dióxido de carbono. Luego, en lugar de usar catalizadores químicos para convertir el gas de síntesis en varios alcoholes como se hace en los procesos convencionales (ver Rompiendo el terreno en el etanol celulósico), Coskata usa nuevas cepas de bacterias para convertirlo en etanol. Dado que el etanol es el único producto, la técnica produce un mejor rendimiento general que los procesos catalíticos. Las bacterias también son más fáciles de trabajar que los catalizadores de alguna manera. Por ejemplo, no son tan exigentes con la proporción de gases en el gas de síntesis. En teoría, es posible alimentar a nuestro organismo exclusivamente con monóxido de carbono y de eso producirá etanol, dice Richard Tobey, vicepresidente de I + D e ingeniería de Coskata. No puede hacer eso con los enfoques catalíticos.
El sistema híbrido hace que sea práctico utilizar una alternativa al paso de destilación convencional utilizado en la producción de etanol; la versión Coskata usa solo la mitad de energía. En este proceso alternativo, llamado permeación de vapor, el agua y el vapor de etanol pasan a través de una membrana en forma de tubo. Al final, se eliminó casi toda el agua, dejando un etanol con una pureza del 99,7 por ciento. Los procesos de fermentación ordinarios producen un caldo de agua y etanol lleno de biomasa procesada que obstruiría dicha membrana.
Al menos otra empresa ha probado un enfoque híbrido para producir etanol: la empresa de biocombustibles BRI Energy encontró bacterias similares que pueden procesar gas de síntesis. Pero Andy Aden, un investigador principal que investiga el etanol celulósico en el Laboratorio Nacional de Energía Renovable en Golden, CO, dice que un problema con estos enfoques es que ha sido difícil hacer que el gas de síntesis sea accesible para las bacterias, ya que el gas de síntesis no se disuelve fácilmente en agua. . Coskata ha abordado este problema con un nuevo diseño de biorreactor en el que las bacterias crecen en densas biopelículas en el exterior de las fibras huecas. El gas de síntesis se bombea a través del interior de estas fibras y se difunde a través de ellas directamente a la biopelícula. Aden dice que el enfoque de biopelícula parece prometedor, aunque advierte que tales sistemas han sido difíciles de escalar a escala comercial.
Si bien Coskata dice que su proceso puede funcionar con una amplia gama de materias primas, en la práctica podría ser más adecuado para materiales específicos. Creo que funcionará muy bien para materiales leñosos y quizás casi excepcionalmente bien para desechos sólidos municipales y algunos de estos otros desechos con alto contenido de carbono, como los neumáticos, dice Bruce Dale, profesor de ingeniería química y ciencia de materiales en la Universidad Estatal de Michigan. Pero dice que los enfoques biológicos podrían funcionar mejor con materias primas como el pasto varilla.
Hasta ahora, la empresa produce etanol solo en unas pocas gotas a la vez. La economía del proceso a escala comercial dependerá de una serie de factores, que incluyen cuánto cuesta la materia prima y si el sistema funciona bien en biorreactores más grandes.