De todas las opciones de energía limpia en desarrollo, es el biocombustible a base de algas el que más se asemeja a la composición del petróleo crudo que se bombea desde debajo del lecho marino. Después de todo, gran parte de lo que conocemos como petróleo se formó a partir de estos mismos microorganismos, a través de una conversión natural facilitada por el calor que se desarrolló a lo largo de millones de años.
Ahora, los investigadores del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico del Departamento de Energía de EE. UU. En Richland, Washington, han descubierto una forma no solo de replicarse, sino también de acelerar este proceso de "cocción" hasta el punto de convertir una pequeña mezcla de algas y agua en Una especie de petróleo crudo en menos de una hora. Además de poder refinarse fácilmente en gases combustibles como combustible para aviones, gasolina o diésel, la tecnología patentada también genera, como subproducto, elementos químicos y minerales que pueden usarse para producir electricidad, gas natural e incluso fertilizantes para, tal vez, crecer Incluso más algas. También podría ayudar a introducir algas como una alternativa viable; Un análisis ha demostrado que la implementación de esta técnica a mayor escala puede permitir a las empresas vender biocombustibles comercialmente por tan solo dos dólares por galón.
"A fin de cuentas, los estadounidenses no son como los europeos que tienden a preocuparse más por reducir su huella de carbono", dice el investigador principal Douglas C. Elliott, quien ha investigado los combustibles alternativos durante 40 años. "La fuerza impulsora para adoptar cualquier tipo de combustible es, en última instancia, si es tan barato como la gasolina que estamos usando ahora".
Los científicos han estado intrigados por la larga lista de ventajas inherentes que las algas tienen sobre otras fuentes de energía. El Departamento de Energía de los EE. UU., Por ejemplo, estima que aumentar la producción de combustible de algas para satisfacer el consumo diario de petróleo del país ocuparía alrededor de 15, 000 millas cuadradas de tierra, aproximadamente del tamaño de un pequeño estado como Maryland. En comparación, reemplazar solo el suministro de diésel producido con biodiésel de soja requeriría reservar la mitad de la masa de tierra del país.
Además del potencial de rendimientos mucho más altos, el combustible de algas sigue siendo más limpio que el petróleo, ya que las plantas marinas devoran dióxido de carbono de la atmósfera. Agrícolamente, las algas florecen en una amplia gama de hábitats, desde territorios oceánicos hasta ambientes de aguas residuales. No es peligroso como el combustible nuclear, y es biodegradable, a diferencia de los paneles solares y otras intervenciones mecánicas. Tampoco compite con los suministros de alimentos y, de nuevo, es lo suficientemente similar a la gasolina como para que pueda ser refinada de la misma manera utilizando las instalaciones existentes.
"El etanol del maíz debe mezclarse con gas y aceite vegetal modificado para su uso con diesel", dice Elliott. "Pero lo que estamos haciendo aquí para convertir algas es más una ruta directa que no necesita un manejo o mezcla especial. "
O, como dice el investigador de algas Juergen Polle del Brooklyn College: "No podemos volar aviones con etanol. Necesitamos petróleo", le dice a CBS News .
Pero si bien la infraestructura para la producción de etanol a base de maíz se ha expandido en la medida en que la mayoría de los automóviles en la carretera funcionan con mezclas de gasolina compuestas por un 10 por ciento de biocombustible, el desarrollo continuo del combustible de algas ha progresado de manera glacial desde la chispa inicial de interés en la década de 1980. Los expertos de la industria atribuyen esto a la falta de un método factible para producir combustible de algas de hasta 10 dólares por galón, según un informe publicado en el New York Times . Sin embargo, la promesa del aceite de algas fue lo suficientemente tentadora como para que ExxonMobil, en 2009, contó con la experiencia del laboratorio de genómica sintética del renombrado bioingeniero Craig Venter para fabricar una cepa genética de algas ricas en lípidos, como un medio para compensar los gastos de cultivo y procesamiento de la sustancia en un recurso comercialmente atractivo. Sin embargo, a pesar de invertir $ 600 millones en un esfuerzo considerablemente ambicioso, el proyecto estuvo plagado de "limitaciones técnicas", lo que obligó a la compañía a reconocer a principios de este año que el combustible de algas está "probablemente más allá" de 25 años de convertirse en la corriente principal.
El sistema de licuefacción hidrotermal que desarrolló el equipo de Elliott no es nada nuevo. De hecho, los científicos jugaron con la tecnología en medio de una crisis energética durante la década de 1970 como una forma de gasificar varias formas de biomasa como la madera, y finalmente la abandonaron una década más tarde cuando el precio de la gasolina volvió a niveles más razonables. Sin embargo, la versión construida por el laboratorio de PNNL es "relativamente nueva" y está diseñada simplemente para demostrar cómo reemplazar las prácticas costosas como secar las algas antes de mezclarlas con productos químicos con un enfoque simplificado hace que todo el proceso sea mucho más rentable en todas las fases. Elliott explica, por ejemplo, que la mayor parte de los gastos se gastan en la cría de algas, que se cultivan en lo que se llama un sistema de estanque abierto, similar a los entornos naturales, o en condiciones bien controladas que se encuentran en sistemas de circuito cerrado. El sistema de estanque abierto no es demasiado costoso de manejar, pero tiende a producir cultivos más contaminados e inutilizables, mientras que los entornos artificiales, donde las algas se cultivan dentro de recipientes cerrados y alimentados con azúcar, son costosos de mantener.
"La gente tiene esta idea un poco imprecisa de que puedes cultivar algas en cualquier lugar solo porque lo encontrarán creciendo en lugares como su piscina, pero cosechar algas de grado combustible a gran escala es realmente muy difícil", dice Elliott. “La belleza de nuestro sistema es que puedes incorporar casi cualquier tipo de alga, incluso cepas mixtas. Puedes crecer tanto como puedas, cualquier cepa, incluso los tipos de lípidos más bajos y podemos convertirlo en crudo ".
El reportero de energía de Forbes Christopher Helman tiene una buena descripción de cómo funciona esta técnica particular de licuefacción hidrotermal:
"Comienzas con una fuente de algas mezcladas con agua. La solución ideal es 20% de algas en peso. Luego la envías, continuamente, por un tubo largo que mantiene las algas a 660 grados Fahrenheit y 3, 000 psi durante 30 minutos mientras se agita. El tiempo en esta olla a presión descompone las algas (u otras materias primas) y las transforma en aceite.Dadas 100 libras de materia prima de algas, el sistema producirá 53 libras de 'bio-aceite' según los estudios de PNNL. El aceite es químicamente muy similar al crudo ligero y dulce, con una mezcla compleja de compuestos ligeros y pesados, aromáticos, fenólicos, heterocíclicos y alcanos en el rango de C15 a C22 ".
El funcionamiento de lo que es esencialmente una olla de presión extrema a una temperatura y tensión tan altas y constantes requiere una buena cantidad de energía, aunque Elliott señala que han construido su sistema con funciones de recuperación de calor para maximizar el calor al reiniciar el proceso. lo que debería resultar en una ganancia de energía neta significativa en general. Como beneficio adicional, la reacción química resultante deja una letanía de compuestos, como hidrógeno, oxígeno y dióxido de carbono, que se pueden usar para formar gas natural, mientras que los restos de minerales como nitrógeno, fósforo y potasio funcionan bien como fertilizantes.
"Es una forma de imitar lo que sucede naturalmente durante un período de tiempo insondable", agrega. "Lo estamos haciendo mucho, mucho más rápido".
El equipo de Elliott ha otorgado la licencia de la tecnología a la startup Genifuel Corporation, con sede en Utah, que espera aprovechar la investigación y eventualmente implementarla en un marco comercializado más amplio. Sugiere que la tecnología necesitaría escalarse para convertir aproximadamente 608 toneladas métricas de algas secas en crudo por día para ser financieramente sostenible.
"Es un desafío formidable hacer un biocombustible que sea rentable con los combustibles a base de petróleo establecidos", dijo el presidente de Genifuel, James Oyler, en un comunicado. "Este es un gran paso en la dirección correcta".
