Con una demanda diaria estimada de combustible de más de 5 millones de barriles por día, el sector de la aviación mundial es increíblemente intensivo en energía y depende casi por completo de los combustibles derivados del petróleo. A diferencia de otros sectores de la energía, como el transporte terrestre o los edificios residenciales y comerciales,la industria de la aviación no puede cambiar fácilmente a fuentes de energía renovables utilizando las tecnologías existentes.
Sin embargo, un nuevo análisis realizado por científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley del Departamento de Energía Berkeley Lab muestra que los combustibles de bio-jet sostenibles basados en plantas podrían proporcionar una alternativa competitiva a los combustibles de petróleo convencionales si continúan las iniciativas actuales de desarrollo y ampliación.para avanzar con éxito.
"Análisis tecnoeconómico y costo de mitigación de los gases de efecto invernadero durante el ciclo de vida de cinco rutas a las mezclas de combustible de bio-jet", publicado recientemente en la revista Energía y ciencias ambientales , proporciona evidencia prometedora de que la optimización de la tubería de producción de biocombustibles - tomar material vegetal rico en carbohidratos y usar bacterias genéticamente modificadas para digerir los azúcares aislados en moléculas densas en energía que luego se convierten químicamente en un producto combustible - bien vale la penaesfuerzo.
"Es un desafío electrificar la aviación usando baterías o pilas de combustible en parte debido a las restricciones de peso en los aviones, por lo que los biocombustibles líquidos tienen el potencial de jugar un papel importante en la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero", dijo la autora principal Corinne Scown, investigadora enEl Área de Tecnologías Energéticas de Berkeley Lab, así como el Instituto de Bioenergía Conjunta JBEI del DOE. "El equipo de JBEI ha estado trabajando en rutas biológicas para mezclas avanzadas de combustible de bio-jet que no solo se derivan de azúcares de origen vegetal, sino que también tienen propiedades atractivas queen realidad podría proporcionar una ventaja sobre los combustibles convencionales para aviones ".
Cómo obtener combustible del material vegetal
Actualmente, los equipos multidisciplinarios basados en JBEI se centran en optimizar cada etapa del proceso de producción de combustible de bio-jet. Algunos investigadores se especializan en la ingeniería de plantas fuente ideales, denominadas biomasa, que crean una alta proporción de carbohidratos y un bajoproporción de lignina, un tipo de material que, a partir de ahora, es más difícil de hacer útil. Mientras tanto, otros están desarrollando métodos para aislar eficientemente los carbohidratos en la biomasa no alimentaria y descomponerlos en moléculas de azúcar que las bacterias pueden digerir, o "bioconvertir "en una molécula de combustible. Para obtener el mayor rendimiento posible de la bioconversión, otros investigadores de JBEI están examinando qué factores genéticos y ambientales hacen que las bacterias modificadas sean más eficientes.
Una vez que se optimizan estas etapas, los científicos de JBEI pueden hacer la transición de las tecnologías a socios comerciales que luego pueden modificar y combinar los combustibles en productos listos para usar y diseñar estrategias para industrializar la escala de producción. Dada la gran cantidad de experimentación e innovaciónPara lograr todo esto, Scown y sus coautores utilizaron métodos de análisis innovadores para evaluar si la empresa realmente podría llegar al final de una alternativa de combustible para aviones que las aerolíneas querrían usar.
"Esperamos que al principio de las etapas de investigación, al menos podamos simular cómo creemos que sería si desarrollara estas rutas de producción de combustible hasta el punto de madurez", dijo Scown. "Si tuviera que empujarlos aEl punto de referencia del etanol: la tecnología para crear etanol a partir de material vegetal como tallos de maíz, hojas y mazorcas ha existido durante mucho tiempo, y podemos fermentar azúcares con una eficiencia del 90 por ciento: ¿qué tan cerca nos llevaría esto al precio de mercado?de combustibles derivados del petróleo? Eso es importante saber ahora.
"Afortunadamente, la respuesta es que pueden ser viables. Y hemos identificado mejoras que deben suceder durante todo el proceso de conversión para que eso suceda".
Imaginando el proceso de producción a escala
Debido a las tecnologías de deconstrucción de biomasa y síntesis de combustible desarrolladas en JBEI, el costo teórico del combustible bio-jet ha disminuido constantemente en los últimos años y actualmente es tan bajo como $ 16 por galón, en comparación con $ 300,000 por galón cuando se estableció JBEI,según el coautor y el becario posdoctoral JBEI Nawa Baral. El costo del combustible estándar para aviones es de aproximadamente $ 2.50 por galón.
Para explorar cómo el combustible bio-jet podría cerrar la brecha de precios restante, el equipo de investigación utilizó simulaciones complejas por computadora que modelaron la tecnología necesaria y los costos posteriores de rutas de producción completas y ampliadas a diferentes niveles de eficiencia y con un rango de biomasa yinsumos químicos. Los autores simularon un total de cinco vías de producción diferentes a cuatro moléculas de combustible distintas.
Los resultados mostraron que las cinco vías podrían crear productos de combustible al precio objetivo de $ 2.50 por galón si los fabricantes pueden convertir la lignina sobrante en un químico valioso, algo en lo que los investigadores de JBEI están trabajando actualmente, que podría vendersepara compensar el costo de los biocombustibles. El precio neto de un galón de biocombustible podría reducirse aún más si se ofreciera a las aerolíneas incluso un crédito financiero modesto para la reducción de emisiones.
Luego de algunas investigaciones de la industria, el equipo también descubrió que las aerolíneas pueden estar dispuestas a pagar una prima de hasta cincuenta centavos por galón porque los cuatro biocombustibles entregan más energía por unidad de volumen, lo que significa que un avión podría volar más lejos en un tanque delmismo tamaño.
"El desarrollo de compuestos a base de plantas que tienen una ventaja de rendimiento sobre sus contrapartes a base de petróleo es un factor importante para determinar su viabilidad en el mercado", dijo Blake Simmons, coautor y Director de Ciencia y Tecnología de JBEI.
Sin embargo, a pesar de lo prometedores que son estos hallazgos, lograr que la tecnología de producción de biocombustibles alcance los rendimientos estándar de oro asumidos en estas simulaciones requerirá más avances.
"Está claro que, para llevar estos combustibles a la viabilidad comercial, necesitamos todas las manos", señaló Scown. "Pero este análisis resalta la importancia de los centros de investigación integradores e multiinstitucionales como JBEI porque ningún grupo trabaja en una fasedel proceso solo puede hacer que suceda "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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