III Seminario Latinoamericano y del Caribe de Bio-combustibles

1. “Las Algas como fuente de Producción de Biocombustible” III Seminario Latinoamericano y del Caribe de Bio-combustibles Maritza Guerrero Barrantes Paola Solera Steller Docentes e investigadoras ITCR- Costa Rica

2. Problemática de los Combustibles

4. Alternativas a la problemática de los Combustibles Energía • Solar Hidráulica • Eólica Geotérmica • Hidrógeno Deuterio • Helio-3 • Fusión Nuclear • Fisión nuclear • Mar • Biomasa Biodigestores (Bacterias) Turba (hulla). Fotobioreactores (Algas aceites) Reactores (Bacterias, hongos, Algas/bacterias aceites)

5. Propiedadesdel biodiesel • Genera independencia económica y energética. • No es inflamable. • Biodiesel es seguro manejar y transportar • Es menos irritante para la epidermis • Tiene un aroma agradable. • Libre de contaminación, 10 veces menos tóxico que la sal de la mesa. Biodegradable con producción es renovable. • Biodiesel es un combustible que ya ha sido probado satisfactoriamente en mas de 15 millones de Km. en EE.UU. y por mas de 20 años en Europa.

6. Propiedadesdel biodiesel • Biodiesel es el único combustible alternativo en EE.UU. en cumplir con los requisitos de la EPA (Enviromental Protection Agency), bajo la sección 211(b) del “Clean Air Act” • El ciclo biológico en la producción y el uso del Biodiesel reduce aproximadamente en 80% las emisiones de anhídrido carbónico, y casi 100% las de dióxido de azufre • La combustión de Biodiesel disminuye en 90% la cantidad de hidrocarburos totales no quemado, y entre 75-90% en los hidrocarburos aromáticos.

7. Son la clave del equilibrio del planeta, ya que consumen altas cantidades de dióxido de carbono (CO2)

8. Ventajasde las Microalgas • La producción primaria en la cadena alimentaria acuática, • El 90% del anhídrido carbónico que es absorbido y es transformado por algas. • Derivados de las algas marinas: los ficocoloides y los pigmentos • (b-caroteno o la astaxantina) • Producción de alimentos, agrícolas, industriales. • Sustancias bioactivas susceptibles de ser utilizadas • en medicina (terapéuticos). • Biorremediación ambiental • Elaboración de biocombustibles • producción de hidrógeno - Biodiesel

9. Ventajasde lasMicroalgas • La producción de ácidos grasos poli-insaturados presenta • grandes ventajas frente a otras fuentes: • Superan en producción de aceites a otras plantas • Alcanza niveles de producción elevados en condiciones • controladas. • Rápida reproducción: se duplica la producción cada 8 horas. • Requieren menor espacio. Rendimiento por hectárea es • treinta veces superior a la de las oleaginosas.

10. Ventajasde lasMicroalgas • Fuente alternativa de proteínas. • No compite con otras actividades agrarias. • No requieren agroquímicos. • Bajo riesgo de contaminación • Es una actividad de una baja demanda de energía • no requiere suelo fértil • ni agua de calidad

11. Microalgas ¡Una nueva y sorprendente aplicación para la ciencia y la industria! La particularidad de algunas especies de microalgas es la de producir reservas de lípidos que pueden llegan al 70% de su masa cuando están sometidas a estrés como por ejemplo una privación de nitrógeno o un aumento brusco de luz”.

12. Aceite de microalga Spirulina spp.  22% Aceite fúngico(Mucor spp.) 11%

13. Cultivos aeróbicos de microalgas. • Cultivos anaeróbicos de microalgas con bacterias. • Recientemente, el fango activado y los hongos fueron convertidos a las sustancias aceitosas en las temperaturas relativamente bajas.

14. Según las predicciones de FAO la producción de algas experimentará un crecimiento global rápido y sostenido durante las próximas décadas. • Innovadora y experimenta una fuerte • expansión biotecnológica. • Aumento la demanda de nuevos productos bioenergéticos

15. Las investigaciones sobre cultivos de microalgas Selección de cultivos e ingeniería genética para incrementar la cantidad de lípidos, celulosa y hemicelulosa en las microalgas.  Manipulación genética del mecanismo por el cual las microalgas cambian de su estado normal crecimiento a la producción de lípidos, a fin de mantener mejor producción de ambos (crecimiento y producción de lípidos).  Optimizar las características de los lípidos producidos por microalgas para convertirlos en combustibles mediante hidro-procesos.   Trabajar en conjunto con personal de refinerías de petróleo para mejorar el hidro-proceso, a fin de convertir el aceite de microalgas en diesel ó gas-avión. 

16. Formas de producción de microalgas Estanques: • Poco profundos para que la luz pueda penetrar. • Los estanques se diseñan de tal manera que dentro ellos sea posible hacer circular agua y nutrientes constantemente, alrededor y conjuntamente con las microalgas. • De tal manera las microalgas se mantienen suspendidas en el agua y, con frecuencia regular, son traídas a la superficie. • Es decir, el agua y los nutrientes para las microalgas son suministrados constantemente. El agua que contiene algas es recibida al otro lado del estanque. Es necesario un sistema de “cosecha” para separar el agua de las algas que contienen aceite natural. 

17. Estanques o sistemas abiertos de microalgas

18. Fotobioreactores La producción de microalgas en fotoreactores, está relacionada con problemas previos encontrados en estanques abiertos como: Invasión de algas indeseables con baja producción; Vulnerabilidad de las microalgas a fluctuaciones de temperatura; pérdida de microalgas por evaporación de agua en estanques, etc.  

19. Fotobioreactor–Unidad de Pruebas: Proceso: a)Preparar inoculante (microalgas). b)Llenar el tanque del fotobioreactor con agua y nutrientes. c)Iniciar la recirculación. d)Añadir el inoculante. e)Comenzar a suministrar CO2. Botryococcusbraunii f)Esperar a que la mezcla esté homogénea (verde uniforme). g)Suministrar agua; nutrientes y CO2 a la mezcla. h)Control del pH.

20. Cultivos demicroalgas

22. Agitación constante

24. Cosecha en Fotobioreactores: La cosecha de alga (separación de agua y algas) puede efectuarse mediante centrifugación o filtrado. En condiciones óptimas es posible cosechar cada 3. 5 ó 4 horas. Secado: El alga puede ser secada al sol, mediante vacío, centrífugas o en invernaderos.

25. Extracción de Aceite:  El alga seca retiene sus aceites que pueden extraerse mediante prensado (70 a 75% de aceite se obtiene de la materia seca) y en combinación con solventes como hexano, benceno o éter. Después de haberse extraído (expelido) aceite mediante prensado, la pulpa resultante se mezcla con ciclo-hexano para extraer el remanente de aceite. El aceite se disuelve en el ciclo-hexano, y la pulpa se filtra fuera de la solución. La separación de aceite y ciclo-hexano se efectúa mediante destilación. Con la combinación de estos dos procesos (pensado y solventes) es posible obtener alrededor de 10-80% del aceite contenido en algas.

26. AGUA Medio de cultivo de producción Centrifugado ALGAS Secado CO2 Prensado Nutrientes Residuos sólidos Aceite algal

29. ¡SE CONOCEN MÁS DE 40 000 ESPECIES Y SE DESCUBREN NUEVAS CADA SEMANA!

30. Relación de la producción de aceite algal

31. Productoras de biodiesel a partir de microalgas • GreenFuel Technologies  • Massachussets, USA. • Utilización de fotobiorreactores. • Diatomea: • Didymospheniageminata. • “La productividadporáreaes de 2 a 5 veces mayor en comparación con los cultivosagrícolastradicionales, y presenta un crecimientomásrápido”

32. Productoras de biodiesel a partir de microalgas • Instituto Tecnológico de Canarias (ITC) ha venido desarrollando una importante labor de investigación en el campo de la producción y explotación de microalgas, a través de su departamento de Biotecnología. • Héctor Mendoza Guzmán, investigador principal del Departamento • Inventor Miao Jian Ren • Centro de Pesquisa do Rio de Janeiro, Fundação Mokitiokada Divisão de Energía, Instituto Nacional de Tecnología.

33. Productoras de biodiesel a partir de microalgas Empresa bioking, con pequeños bioreactores Green Energy NV, Investiga en: Países Bajos, España, Portugal. Global Green Solutions, Vertigo Energy University Davis - Chevron Research. Celulosa Investments, Grupo Aurantia. Gadir Biodiesel, conglomerado empresarial junto a Gadir Fotovoltaica. Inria (Instituto Nacional de Investigaciones en información y automática de Francia en la de Ciudad Sophia – Antipolis (70% de aceite a partir de microalgas). Biofuel Jet, cultiva en estanques.

34. Productoras de biodiesel a partir de microalgas • Australia, Biotechnical and Environmental Application of Microalgae BotrycoccusBraunii • Argentina • "De una hectárea de soja se obtienen 106 galones de aceite. De una de algas, 26,420 galones. La diferencia es notoria“. • Empresa Oilfox con procesos enzimáticos

35. Productoras de biodiesel a partir de microalgas • Algatech cultiva desde 1999 • En el desierto de Negev-Israel • “Una hectárea  136.900 litros de aceite con • microalgas cuya biomasa seca contiene • un 70% de aceite”. • Haematococcuspluvialis • ChemicalEngineeringUniversity of New, Hampshire, Kingsbury Hall, Durham (2006). • JacobsUniversity in Bremen- Professor, LaurenzThomson. • AlgaeKink, AlgaeGrowingSystemsPhotobioreactors.

36. Gracias