Una tecnología desarrollada en el Laboratorio Nacional Oak Ridge del Departamento de Energía de EE. UU. Y ampliada por Vertimass LLC para convertir el etanol en combustibles adecuados para la aviación, el transporte marítimo y otras aplicaciones de servicio pesado puede ser competitiva en cuanto a precios con los combustibles convencionales al tiempo que conserva los beneficios de sostenibilidadde etanol de origen biológico, según un nuevo análisis.
ORNL trabajó con el licenciatario de tecnología Vertimass y los investigadores de otras 10 instituciones en un análisis tecnoeconómico y de sostenibilidad del ciclo de vida del proceso: conversión catalítica de un solo paso de etanol en mezclas de hidrocarburos que se pueden agregar a combustibles para aviones, diesel o gasolinapara reducir sus emisiones de gases de efecto invernadero. Esta nueva tecnología se llama Deshidratación y Oligomerización Consolidada, o CADO.
El análisis, publicado en Actas de la Academia Nacional de Ciencias demostró que este proceso de un solo paso para convertir vapor de etanol húmedo podría producir mezclas a $ 2 / gigajulio GJ hoy y $ 1.44 / GJ en el futuro a medida que se refina el proceso, incluidos los costos de capital operativos y anualizados.sería competitivo con el combustible para aviones convencional producido a partir del petróleo a precios históricamente altos de alrededor de $ 100 / barril. A $ 60 / barril de petróleo, el uso de incentivos de combustible renovable existentes da como resultado la paridad de precios, según el análisis.
La conversión utiliza un tipo de catalizador llamado zeolita, que produce directamente cadenas de hidrocarburos más largas a partir del alcohol original, en este caso etanol, reemplazando un proceso tradicional de varios pasos con uno que usa menos energía y es altamente eficiente.
"La robustez del catalizador permite la conversión directa de etanol húmedo, lo que simplifica enormemente el proceso, reduce el costo de la purificación de etanol y hace que los costos de producción de mezclas de hidrocarburos sean competitivos según el análisis", dijo Zhenglong Li, científico del personal de catálisis de biomasa enORNL y un colaborador en el proyecto.
Si bien esta catálisis de un solo paso fue efectiva a escala de laboratorio, las pruebas y mejoras adicionales realizadas por Vertimass resultaron en rendimientos de producto aún mayores cuando se ampliaron 300 veces usando formulaciones de catalizadores comerciales. La operación de conversión podría integrarse en nuevas plantas de biocombustibles o instalarse como perno-en tecnología para las plantas de etanol existentes con una inversión mínima de capital nuevo, anotaron los investigadores.
Los biocombustibles avanzados son prometedores como fuentes de energía renovables de combustión limpia y neutrales en carbono. El objetivo es crear biocombustibles líquidos avanzados que puedan aprovechar la infraestructura existente de entrega de tuberías y puedan usarse en motores existentes o avanzados sin pérdida de rendimiento.los combustibles son particularmente atractivos para ayudar a reducir las emisiones netas de carbono en motores pesados como los de aviones, barcos y grandes vehículos comerciales donde la electrificación es un desafío.
Dadas las normas actuales, el biocombustible avanzado podría mezclarse al 20% con combustible para aviones derivado del petróleo y algo más alto para la gasolina, sujeto a certificación y verificación.
Mientras tanto, un análisis del ciclo de vida del proceso de conversión descubrió que su perfil de emisiones de gases de efecto invernadero es similar al del etanol alimentado al proceso.
"La sostenibilidad del etanol bioderivado, ahora producido principalmente a partir del maíz en los Estados Unidos, pero ahora algunos se fabrican a partir de rastrojos de maíz y eventualmente materias primas de biomasa dedicadas como switchgrass, continúa con el proceso catalítico", dijo Brian Davison, jefeoficial científico del Centro de Innovación Bioenergética CBI del DOE en ORNL y colaborador en el proyecto. CBI persigue objetivos de investigación específicos para una bioeconomía próspera: cultivos sostenibles de materia prima de biomasa; procesos avanzados para descomponer y convertir plantas en biocombustibles especiales; y valiosobioproductos, incluidas las materias primas químicas, hechas del residuo de lignina después del bioprocesamiento.
Los refinamientos de Vertimass al proceso original a escala de laboratorio incluyen el desarrollo de formas más baratas del catalizador, así como más que duplicar el rendimiento del combustible líquido, señaló el documento.
El documento detalla las mejoras y los resultados de los análisis del Laboratorio Nacional de Argonne, el Laboratorio Nacional de Energía Renovable, Vertimass y ORNL en colaboración con Dartmouth, la Administración Federal de Aviación, Boeing, la Universidad Estatal de Pensilvania, la Universidad de California-Riverside,Imperial College of London, el Laboratorio Brasileño de Ciencia y Tecnología de Bioetanol y el Centro Brasileño de Investigación en Energía y Materiales.
"Esta investigación muestra cómo el etanol, además de ser un combustible valioso para los automóviles, puede ser un intermediario efectivo para la producción sostenible de combustibles de bajo costo para viajes aéreos y vehículos pesados", dijo el profesor Lee Lynd de Dartmouth College,quien colaboró en la investigación y es el autor correspondiente. "La integración de las tecnologías biológicas y catalíticas que se muestran aquí refleja el poder de tales sistemas híbridos".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional de Oak Ridge . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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