Como un espejismo en el horizonte, un proceso innovador para convertir un potente gas de efecto invernadero en una solución de seguridad alimentaria se ha estancado por la incertidumbre económica. Ahora, un análisis de la Universidad de Stanford, el primero en su tipo, evalúa el potencial de mercado del enfoque, en el que las bacterias alimentadas con metano capturado se convierten en harina de pescado rica en proteínas. El estudio, publicado el 22 de noviembre en Sostenibilidad de la naturaleza , encuentra que los costos de producción que involucran metano capturado de ciertas fuentes en los EE. UU. Son más bajos que el precio de mercado de la harina de pescado convencional. También destaca las reducciones de costos factibles que podrían hacer que el enfoque sea rentable utilizando otras fuentes de metano y capaz de satisfacer toda la demanda mundial de harina de pescado.
"Las fuentes industriales en los EE. UU. Están emitiendo una cantidad realmente asombrosa de metano, que es antieconómico de capturar y usar con las aplicaciones actuales", dijo el autor principal del estudio, Sahar El Abbadi, quien realizó la investigación como estudiante graduado en ingeniería civil y ambiental..
"Nuestro objetivo es cambiar ese paradigma, utilizando la biotecnología para crear un producto de alto valor", agregó El Abbadi, quien ahora es conferencista en el programa de Educación Cívica, Liberal y Global en Stanford.
dos problemas, una solución
Aunque el dióxido de carbono es más abundante en la atmósfera, el potencial de calentamiento global del metano es aproximadamente 85 veces mayor en un período de 20 años y al menos 25 veces mayor un siglo después de su liberación. El metano también amenaza la calidad del aire al aumentar la concentraciónde ozono troposférico, cuya exposición causa aproximadamente 1 millón de muertes prematuras anualmente en todo el mundo debido a enfermedades respiratorias. La concentración relativa de metano ha crecido más del doble que la del dióxido de carbono desde el comienzo de la Revolución Industrial debido en gran parte aemisiones impulsadas.
Una posible solución reside en las bacterias que consumen metano llamadas metanótrofas. Estas bacterias pueden cultivarse en un biorreactor refrigerado lleno de agua alimentado con metano presurizado, oxígeno y nutrientes como nitrógeno, fósforo y oligoelementos. La biomasa rica en proteínas resultantese puede utilizar como harina de pescado en alimentos para la acuicultura, compensando la demanda de harina de pescado elaborada a partir de peces pequeños o alimentos a base de plantas que requieren tierra, agua y fertilizantes.
"Si bien algunas empresas ya están haciendo esto con gas natural de gasoductos como materia prima, una materia prima preferible sería el metano emitido en grandes rellenos sanitarios, plantas de tratamiento de aguas residuales e instalaciones de petróleo y gas", dijo el coautor del estudio Craig Criddle, profesor dee ingeniería ambiental en la Escuela de Ingeniería de Stanford. "Esto daría lugar a múltiples beneficios, incluidos niveles más bajos de un potente gas de efecto invernadero en la atmósfera, ecosistemas más estables y resultados financieros positivos".
El consumo de productos del mar, una importante fuente mundial de proteínas y micronutrientes, se ha multiplicado por cuatro desde 1960. Como resultado, las poblaciones de peces silvestres están muy agotadas y las piscifactorías ahora proporcionan aproximadamente la mitad de todos los productos del mar de origen animal que comemos.El desafío solo crecerá a medida que la demanda mundial de animales acuáticos, plantas y algas probablemente se duplique para 2050, según una revisión exhaustiva del sector dirigida por investigadores de Stanford y otras instituciones.
Si bien los metanótrofos alimentados con metano pueden proporcionar alimento para peces de cultivo, la economía del enfoque no ha sido clara, incluso cuando los precios de la harina de pescado convencional casi se han triplicado en términos reales desde 2000. Para aclarar el potencial del enfoque para satisfacer la demanda de manera rentable, StanfordLos investigadores modelaron escenarios en los que el metano se obtiene de plantas de tratamiento de aguas residuales relativamente grandes, vertederos e instalaciones de petróleo y gas, así como el gas natural comprado en la red comercial de gas natural. Su análisis analizó una variedad de variables, incluido el costo de la electricidady disponibilidad de mano de obra.
Hacia la obtención de beneficios
En los escenarios que involucran metano capturado de vertederos e instalaciones de petróleo y gas, el análisis encontró que los costos de producción de harina de pescado metanotrófica - $ 1,546 y $ 1,531 por tonelada, respectivamente - eran más bajos que el precio de mercado promedio de 10 años de $ 1,600. Para el escenarioen el que el metano se capturó de las plantas de tratamiento de aguas residuales, los costos de producción fueron ligeramente más altos $ 1,645 por tonelada que el precio promedio de mercado de la harina de pescado. El escenario en el que se compró el metano de la red comercial generó los costos de producción de harina de pescado más costosos:- $ 1,783 por tonelada, debido al costo de comprar gas natural.
Para todos los escenarios, la electricidad fue el mayor gasto, representando más del 45 por ciento del costo total en promedio. En estados como Mississippi y Texas con bajos precios de la electricidad, los costos de producción bajaron más del 20 por ciento, lo que hizo posible producir harina de pescado a partir demetano por $ 1214 por tonelada, o $ 386 menos por tonelada que la producción convencional de harina de pescado. Los costos de electricidad podrían reducirse aún más, dicen los investigadores, diseñando reactores que transfieran mejor el calor para requerir menos enfriamiento, y cambiando las aplicaciones eléctricas por- llamado gas varado que de otro modo se desperdiciaría o no se usaría, lo que también puede reducir la dependencia de la red eléctrica para ubicaciones remotas. En escenarios que involucran metano de plantas de tratamiento de aguas residuales, las propias aguas residuales podrían usarse para proporcionar nitrógeno y fósforo, así como para enfriamiento.
Si eficiencias como estas pudieran reducir el costo de producción de una harina de pescado a base de metanótrofos en un 20 por ciento, el proceso podría abastecer de manera rentable la demanda global total de harina de pescado con metano capturado solo en los EE. UU., Según el estudio. De manera similar, el proceso podríareemplazar la soja y los alimentos para animales si se lograron mayores reducciones de costos.
"A pesar de décadas de intentos, la industria energética ha tenido problemas para encontrar un buen uso para el gas natural varado", dijo el coautor del estudio Evan David Sherwin, investigador postdoctoral en ingeniería de recursos energéticos en Stanford.los sistemas de energía y alimentos juntos, quedó claro que podríamos resolver al menos dos problemas de larga data a la vez ".
El estudio fue financiado por el Stanford Center for Innovation in Global Health y la Stanford Natural Gas Initiative.
Criddle también es investigador principal del Instituto de Medio Ambiente de Stanford Woods, miembro de Stanford Bio-X y afiliado del Instituto de Energía de Precourt.
El coautor Adam Brandt es profesor asociado de ingeniería de recursos energéticos y miembro principal del Precourt Institute for Energy, y el coautor Stephen Luby es profesor de enfermedades infecciosas, investigador principal del Stanford Woods Institute y Freeman SpogliInstitute for International Studies, miembro de Stanford Bio-X y del Stanford Maternal & Child Health Research Institute y director de investigación del Stanford Center for Innovation in Global Health.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Stanford . Original escrito por Rob Jordan. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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