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Etanol con mayor eficiencia energética
La fabricación de etanol de maíz es un proceso que consume mucha energía y requiere combustibles fósiles para cultivar y cosechar maíz y para alimentar la planta de producción. Para hacer que el proceso sea más eficiente desde el punto de vista energético, los investigadores de la Universidad de Washington proponen tomar prestado un proceso utilizado en las fábricas de cerveza y las instalaciones de tratamiento de aguas residuales: tanques de bacterias sin oxígeno que se alimentan naturalmente de los desechos orgánicos producidos en el proceso de fermentación.
A medida que las bacterias descomponen los desechos, liberan metano, que se puede canalizar de regreso a través del sistema para ayudar a alimentar una planta. El proceso requiere poca energía adicional para funcionar y puede reducir aún más los costos de energía al producir su propia energía. Largus Angenent, profesor de ingeniería química, y su equipo de la Universidad de Washington han probado la digestión anaeróbica en los desechos de las plantas de etanol y han descubierto que el proceso podría reducir el uso de gas natural en una instalación de etanol en un 50 por ciento. El equipo ha publicado los resultados en el número reciente de la revista. Ciencia y Tecnología Ambiental .
Angenent dice que el proceso serviría como una solución a corto plazo hasta que un biocombustible más eficiente, como el etanol celulósico, sea comercialmente viable. En lugar de tener la esperanza de una nueva tecnología que se materialice en 10 o 20 años, necesitamos tecnología que podamos implementar ahora, dice Angenent , quien recientemente se convirtió en profesor asistente de ingeniería biológica y ambiental en la Universidad de Cornell. Este es un proceso provisional y está listo para usar.
Casi todo el biocombustible de etanol en los Estados Unidos se elabora a partir de maíz. Por lo general, la producción de etanol produce desechos orgánicos que luego se consolidan en dos partes: una sustancia seca, similar a una torta, y una solución almibarada, llamada vinagre fina, que se coloca en capas en la parte superior. El brebaje se utiliza como alimento para animales. Angenent dice que una gran parte de este alimento, particularmente la vinaza fina, que está cargada de sales, proporciona un valor nutricional bajo, pero puede tener un alto potencial energético para alimentar una planta cuando se descompone a través de la digestión anaeróbica.
Para probar esta teoría, los investigadores cultivaron bacterias termófilas de una planta de tratamiento de aguas residuales en dos pequeños digestores anaeróbicos de cinco litros. Angenent y sus colegas comenzaron a introducir lentamente muestras de desechos en los digestores, que se mantuvieron a 55 ° C para maximizar la actividad de las bacterias. Mientras los digestores funcionaban, el equipo midió la cantidad de metano liberado.
Sin embargo, las pruebas iniciales encontraron que el proceso producía muy poco metano. Angenent supuso que al sistema le podría faltar un ingrediente esencial, pero no estaba seguro de cuál podría ser. Entonces, el equipo investigó la literatura científica y descubrió que las bacterias productoras de metano requieren ciertos oligoelementos para iniciar el proceso, en particular el cobalto.
Cuando Angenent agregó cobalto a la mezcla, recuerda, fue increíble. De la noche a la mañana se recuperó el proceso. En las pruebas de laboratorio, la producción promedio arrojó un cuarto de litro de metano por gramo de desechos introducidos en el digestor. Angenent calcula que este número, ampliado a las tasas de producción industrial, reduciría la cantidad de gas natural necesaria para alimentar una planta de etanol en un 50 por ciento.
en un Estudio de 2006 , investigadores de la Universidad de Minnesota calcularon la cantidad total de energía utilizada en la producción de etanol, desde cuánto cuesta construir y hacer funcionar tractores hasta cuánto cuesta alimentar una planta de biocombustible. Descubrieron que el etanol proporciona apenas un 26 por ciento más de energía de la que se utiliza para producirlo.
Cuando Angenent introdujo los resultados de su proceso en el modelo de Minnesota, descubrió que la producción de energía aumentó hasta un 70 por ciento, lo que significa que la digestión anaeróbica aumenta significativamente el valor energético del biocombustible de etanol. Angenent dice que el porcentaje puede cambiar ligeramente en un escenario de la vida real si las plantas de etanol optan por instalar digestores anaeróbicos.
Si coloca un digestor, tiene una gran cantidad de líquido que debe reciclarse nuevamente en el sistema, y eso crearía cambios en toda la planta, dice Angenent. Entonces alguien tendrá que hacer un estudio para averiguar cuál es realmente ese balance energético neto.
Douglas Tiffany , investigador de la Universidad de Minnesota y coautor del estudio de 2006, dice que operar digestores anaeróbicos en plantas de etanol puede ser un desafío, ya que requiere experiencia para mantener una comunidad bacteriana estable a altas temperaturas y evitar fallas del sistema. Sin embargo, si estos problemas se resuelven, dice Tiffany, el proceso puede mejorar el potencial medioambiental y energético del etanol.
Podemos mejorar dramáticamente estas plantas de etanol de maíz existentes y reducir los gases de efecto invernadero mucho más de lo que lo hacen hoy, dice Tiffany. Este proceso es atractivo porque es un enfoque de bajo consumo de energía y capital. Se necesitarán algunos [productores de etanol] para intentarlo, pero una vez que suceda en varias plantas, debería funcionar bastante bien.