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Impulsar los biocombustibles celulósicos
El Departamento de Energía Laboratorios Nacionales de Energías Renovables (NREL) comenzará a trabajar probando un catalizador desarrollado por Dow Chemical, el gigante industrial con sede en Midland, MI, para ver si se puede utilizar para impulsar masivamente la producción de etanol a partir de biomasa.
Pacto de biocombustibles: NREL y Dow Chemical están colaborando para mejorar los procesos termoquímicos para producir biocombustible de etanol a partir de biomasa celulósica, como los desechos de madera. Los grupos esperan utilizar un catalizador de Dow para mejorar la conversión de gas de síntesis en etanol.
La asociación intentará formas de producir biocombustible de etanol a partir de biomasa celulósica, como desechos de maíz o madera, mediante procesos termoquímicos. Específicamente, NREL busca utilizar un catalizador Dow para convertir el gas de síntesis, una mezcla de hidrógeno y dióxido de carbono obtenido de la gasificación de la biomasa, en una mezcla de alcoholes, incluido el etanol. El acuerdo conjunto exige que los socios demuestren el proceso a escala piloto y evalúen la viabilidad de una instalación integrada a escala comercial.
La esperanza es que un catalizador de sulfato de molibdeno desarrollado por Dow en la década de 1980 mejore el proceso de conversión de gas de síntesis. Si tiene éxito, un proceso catalítico teóricamente podría lograr tasas de producción de 130 galones de alcohol por tonelada de biomasa, una mejora significativa en los rendimientos de 60 a 80 galones producidos por las plantas de fermentación bioquímica existentes, dice Mark Jones, un científico de desarrollo de estrategias tecnológicas. con Dow.
NREL ya está desarrollando reacciones termoquímicas, como la gasificación, para producir etanol a partir de biomasa. En comparación con las plantas de fermentación de etanol bioquímico, la producción termoquímica es mucho más rápida, dice Stephen Gorin, científico senior de NREL, en Golden, CO. El rendimiento es muy alto, dice. De adelante hacia atrás, está hablando de segundos en lugar de cinco a seis días utilizando la producción bioquímica.
Las altas temperaturas utilizadas en la gasificación pueden descomponer casi cualquier forma de biomasa y manejan fácilmente el alto contenido de lignina que puede representar hasta el 25 por ciento de muchas formas de biomasa. Esto significa que se pueden utilizar materias primas no comestibles, como los desechos de madera y los tallos y hojas de los cultivos.
Pero un problema con la producción termoquímica radica en las etapas finales de la síntesis, donde se utilizan catalizadores para convertir el gas de síntesis en una mezcla mixta de alcoholes que contienen etanol. NREL quiere hacer el proceso más selectivo para la síntesis de etanol y aumentar los rendimientos.
Tiene sentido para NREL unir fuerzas con Dow, dice Gorin, porque la compañía química ha tenido un largo historial de saber cómo producir el catalizador, así como experiencia en la ampliación de procesos industriales a los tamaños necesarios para la producción comercial.
Dow ha estado trabajando en su catalizador durante bastante tiempo, dice Paul Dauenhauer, ingeniero químico de la Universidad de Minnesota , en Minneapolis. Con el enfoque termoquímico para producir biocombustible, el paso catalítico que convierte el gas de síntesis en alcoholes es el factor limitante en términos de costo y diseño, dice. El otro factor limitante es la escala. Está lejos de ser sencillo tomar una planta piloto y tratar de obtener los mismos resultados a escala industrial, dice Dauenhauer.
Dow confía en que el catalizador logrará los rendimientos que NREL necesita, pero la parte desafiante es aumentar la producción, dice Jones. Hay todo tipo de variables que pueden cambiar cuando se aumenta el tamaño de una línea de producción, como las tasas de calor, el diseño de equipos y el manejo de contaminantes, dice. Dow ya ha aumentado la producción completa del catalizador de sulfato de molibdeno, dice Jones. Y Dow ha demostrado la producción de etanol utilizando cantidades de una tonelada de biomasa.
A cambio de su contribución, Dow obtiene la experiencia de NREL en gasificación a gran escala. El interés de Dow en la producción de etanol no radica en desarrollar combustibles para el transporte, sino en reducir su propia dependencia del petróleo, dice Jones. La industria petroquímica solo representa alrededor del 1 por ciento del consumo total de petróleo, pero, no obstante, lo necesita como materia prima para producir la amplia gama de materiales. Nuestro objetivo es tratar de mejorar nuestra posición de materia prima, dice Jones.
En particular, el etanol es un precursor muy bueno para llegar al etileno, dice. El etileno es un componente básico de muchos productos químicos y plásticos. Los costos de materias primas y energía representan actualmente poco menos de la mitad de los costos totales de producción y operación de Dow. En 2007, Dow gastó $ 24 mil millones en la compra de materias primas y energía.
El objetivo de la asociación es comenzar a probar e intentar mejorar el rendimiento del catalizador a partir de octubre, dice Gorin. Pero los detalles precisos de la asociación de tres años aún no se han desarrollado y los objetivos de rendimiento del catalizador siguen siendo exclusivos.