¿Por qué el biocombustible no ha reemplazado al combustible fósil?

Un par de razones, algunas de las cuales son ampliamente conocidas y otras de las cuales no son ampliamente conocidas.

Lo primero y más importante es el costo, tanto de los biocombustibles como de sus competidores. Los biocombustibles son caros. Los combustibles de primera generación, como los que se producen a partir del maíz (maíz), el trigo y las semillas oleaginosas, se están acercando a los precios actuales del petróleo debido a la competencia con otros recursos. Los combustibles de segunda generación, que son aquellos que no se derivan de recursos que no se basan en la caña, los granos, los tubérculos o las semillas oleaginosas, podrían hasta hace poco solo producir combustibles muy por encima de los precios actuales de la gasolina de los refinadores, ya largo plazo es poco probable que lo hagan. mucho mejor que los precios actuales (las afirmaciones de ciertos proveedores de tecnología dicen lo contrario; el tiempo lo dirá).

Estos combustibles tienen que competir con los derivados del petróleo, y el hecho es que a excepción de un breve período en la década de 1970 y en los años posteriores a 2005, los combustibles derivados del petróleo han sido más baratos que las plantas de biocombustibles de cualquier tipo. Producir sin subsidios en la mayoría de los países del mundo. La década de 1990 también fue un período en el que los precios del petróleo y, por lo tanto, del combustible bajaron a nuevos mínimos, por lo que incluso Brasil, con su exitoso programa de etanol de caña, desechó la política de PROALCOLO de su gobierno para subsidiar y alentar el desarrollo del combustible doméstico.

En segundo lugar, está el tema de la inercia de nuestra sociedad, específicamente los tipos de moléculas que las personas pueden crear y cómo se desarrolla debido al predominio de la industria de los combustibles fósiles en nuestra sociedad hasta este momento. Los biocombustibles no son muy buenos para el funcionamiento de los motores de la mayoría de las personas. Casi todos los motores de vehículos en casi todos los países, excepto Brasil *, están diseñados para funcionar con combustibles basados ​​en gasolina, y solo pueden tomar una gran cantidad de las moléculas que son fáciles de fabricar con biocombustibles, generalmente alcoholes. Además, la mayoría de las estaciones de abastecimiento de combustible no están equipadas para suministrar los alcoholes limpios utilizados como combustible (necesitan bombas especiales), y deben ser reequipadas. Esto, a su vez, conduce a un problema de gallina y huevo en el que las personas que podrían querer abastecerse de combustible utilizando solo biocombustibles no pueden debido a la falta de bombas disponibles. Pero los propietarios de estaciones no instalarán sin un mercado. El punto de todo esto es que los activos de transporte de nuestra sociedad, nuestra capital, están atados a un paradigma de combustibles fósiles y permanecerán así durante mucho tiempo. Cambiar nuestros activos de capital en masa es muy costoso y se describe mejor como una medida de desesperación solamente. El camino del mundo es que las cosas con mucha inercia cambian muy lentamente, y mi observación personal es que cambiarán la cantidad mínima necesaria para evitar costos.

Tercero es el tema de la tecnología. La gran mayoría de los biocombustibles de hoy en día se producen utilizando una tecnología relativamente simple que tiene grandes preocupaciones sobre el uso de la tierra (consulte la próxima edición). Las tecnologías que eligen no utilizar los granos fáciles, las semillas oleaginosas o los bastones dulces acaban de comenzar a emerger en forma comercial, y tienen que ir muy lejos antes de subir a niveles apreciables. Algunos, como los de etanol a base de biomasa, están más cerca que otros, como cualquier método que utilice algas. La versión corta es que dados los rendimientos realistas de las materias primas disponibles, incluso descontando la necesidad de alimentarnos a nosotros mismos, nunca podríamos reemplazar el consumo actual con las tecnologías que están listas para el horario de máxima audiencia, y las que nos permitan hacerlo tienen Solo recientemente tuvieron sus primeras instalaciones en línea.

El cuarto es el tema del uso de la tierra y los recursos disponibles. Hay dos aspectos a esto. Primero viene lo que puede resumirse como el argumento de “comida vs. combustible”. Hay muchos aspectos de esto, y dentro de la industria y la academia, la tesis es muy controvertida (mucho más controvertida de lo que sugieren los informes de los medios), pero ambas partes del debate se enfrentan a un único objetivo: tarde o temprano, el crecimiento de las poblaciones humanas requerirá prácticamente toda la tierra cultivable disponible que podría utilizarse para producir biocombustibles de primera generación para cultivos alimentarios.

El segundo aspecto del uso de la tierra viene con las matemáticas simples de la biomasa disponible. Si sumáramos las fuentes de primera generación de materias primas de origen biológico en el mundo y comparáramos los rendimientos de combustible esperados con el consumo de combustible global, nos quedaremos cortos. Simplemente no hay suficiente. Si tomamos en serio el argumento de la sustitución de combustible por alimentos y los excluimos, en lugar de incluir la cantidad de biomasa no alimentaria que se puede cosechar razonablemente a una tasa sostenible, es probable que esa cantidad, cuando se combine con rendimientos de combustible razonables, también suba. Corto de una manera u otra. Para algunos, las algas ofrecen una gran esperanza como fuente de biomasa con alta densidad, altas tasas de crecimiento y sin conexión con ninguno de estos problemas, pero mis experiencias personales y las experiencias de comercialización de algas en general me han dado razones para el pesimismo, al menos en el corto plazo Incluso de acuerdo con los estudios de biomasa bastante entusiastas del Departamento de Energía de los Estados Unidos, los Estados Unidos pueden proporcionar alrededor del 30% de sus necesidades de combustible de transporte con biomasa no alimentaria extraída de forma sostenible ** – esto es un país con una proporción muy alta de biomasa disponible a población , aunque también tiene un alto consumo de combustible per cápita.

Esto me lleva a una nota final, que es que tenemos que abordar la escala del problema y reconocer que hagamos lo que hagamos, lo más probable es que implique una reducción a gran escala de la energía que nuestras sociedades dedican al transporte. En general, en esta época, disfrutamos de un grado notablemente alto de opciones de uso de energía. En el futuro, nos quedaremos estancados invirtiendo una porción mucho mayor de nuestra energía en obtener simplemente lo suficiente para satisfacer nuestras necesidades básicas. La energía “libre” de la extracción de petróleo, que produjo múltiplos de dos dígitos de la energía devuelta sobre la energía invertida, se está volviendo cada vez más difícil de encontrar y más difícil de extraer, y nos hemos visto obligados a recurrir a fuentes cada vez más marginales y de menor retorno para nuestra Varias fuentes de energía. Peor aún desde esta perspectiva, un gran número de personas en el mundo son hoy en día consumidores muy pequeños de energía y querrán consumir mucho más, lo que requerirá una mayor inversión en la obtención de energía per cápita al igual que los activos de alto rendimiento se están agotando *** . Eventualmente, podemos vernos obligados a recurrir a soluciones de retorno relativamente bajo, como los biocombustibles, incluso los mejores y más sostenibles de los cuales son superados por muchas fuentes actuales de combustibles líquidos. Esto lleva a la conclusión inevitable de que la cantidad de energía que nosotros, como sociedad, podemos dedicar a aplicaciones relativamente inútiles, como los grandes vehículos personales, tiene que disminuir. Para ponerlo en términos monetarios, en última instancia tendremos que dedicar más de nuestros recursos, con el dinero como un poder para eso, para satisfacer las necesidades básicas y, inevitablemente, tendremos que gastar menos en aplicaciones que consumen mucha gasolina, como viajes en avión y automóviles.

Todo esto es para señalar dos razones por las cuales los biocombustibles no están alimentando la infraestructura de transporte mundial en este momento: que todavía tenemos suficiente retorno de energía en recursos de inversión de energía para ignorar los biocombustibles a gran escala por ahora, y el consumo de combustible todavía es demasiado alto y caerá (junto con aumentos sustanciales de precios) antes de que los biocombustibles sean la mejor opción para los combustibles líquidos. Estos son dos lados de la misma moneda.

* En otra consecuencia de su política de PROALCOOL, más de la mitad de los autos brasileños pueden funcionar con etanol hidratado (92.4% en peso), pero que yo sepa, este es el único país en el que este es el caso. La política de PROALCOOL se inició en la década de 1970, lo que debería darle una buena idea de cuánto tardan los cambios en el stock subyacente de la infraestructura de capital para adaptarse a la producción masiva de biocombustibles.

** Descuento de algas.

*** Y no hace falta decirlo, pero sería muy poco ético negar muchas cosas del resto del mundo, como la electricidad, las lavadoras o el control del clima.

(En caso de que se lo pregunte, sigo esta industria pero no podré comentar demasiados detalles sin chocar con el territorio de mi trabajo)

Usando las técnicas actuales, no hay suficiente tierra cultivable disponible en el planeta para alimentar y alimentar al mundo con biocombustibles. El uso de tierras de cultivo para cultivar cultivos de combustible generalmente disminuye la tierra disponible para cultivar alimentos. Por ejemplo, los subsidios estadounidenses al etanol han reducido significativamente el suministro mundial de maíz e indirectamente causaron disturbios por alimentos y el hambre en el extranjero. Ya que no podemos perforar el maíz, tiene más sentido comer alimentos y quemar combustibles fósiles.

El biocombustible suele ser más caro. Y a menudo se necesita casi tanta energía para producir como suministra, debido a los fertilizantes derivados del petróleo, el envío y el procesamiento.

Algunos países hacen bien los biocombustibles, como Brasil. La mayoría no lo hacen. Esto puede cambiar algún día, pero en el futuro previsible, los biocombustibles se relegarán a una fracción muy pequeña de la combinación energética.

Debido a la escala.

El consumo de combustibles fósiles es tan masivo que posiblemente no puede ser reemplazado por cosas que crecen en el suelo arable. E incluso si los combustibles son importantes, los alimentos son más importantes, ya que a medida que los cultivos de biocombustibles se expanden, también lo hará el precio de los alimentos, lo que hará que los agricultores vuelvan a los cultivos de alimentos nuevamente.

90 millones de barriles por día es una gran cantidad de combustible para crecer

Una vez que nos alejamos de la tierra cultivable y del consumo de agua dulce, hay un par de opciones: cultivar cultivos resistentes a la sal en desiertos utilizando agua de mar y, por supuesto, algas.

Sin embargo, resulta que los cultivos resistentes a la sal (Halophyte) tienen un albedo inferior (un color más oscuro) que la arena, lo que aumenta el calentamiento hasta un punto en el que es peor que los combustibles fósiles (el calor se reflejaría de nuevo en el espacio). Por ahora, la única esperanza para los biocombustibles escalables de manera significativa son las algas. Todavía tenemos que probar el cultivo a gran escala, pero podría hacerse tanto en tierras áridas y en el mar, como en micro y macro (seeweed), dejando mucho espacio para la innovación.

Algas: ¿la última esperanza para los biocombustibles?

En resumen, el transporte electrificado sería un camino mucho más sostenible, ya que las eficiencias de uso de la tierra y la escalabilidad de la energía solar / eólica son magnitudes más altas que para los cultivos de biocombustibles. Pero para el transporte pesado y la aviación usaremos combustibles durante mucho tiempo.

Vamos a hacer un cálculo simple.

Digamos que quiero ir de la ciudad de Nueva York a Hollywood, California . La distancia entre estos dos es de 3000 millas o digamos 5000 km . Un automóvil habitual tiene un promedio de 20 km / litro de combustible. Es decir, el viaje requerirá 250 litros de combustible .

La producción de 1 litro de biocombustible requiere (según el profesor David Pimentel, Universidad de Cornell) casi 780 litros de agua. Recuerde, Bio Fuel está hecho de maíz, caña de azúcar, etc. y requieren una gran cantidad de agua.

Entonces, un viaje requerirá 195,000 litros de agua desde Nueva York a Hollywood.

Aparte de eso, el campo de la caña de azúcar que hemos de usar para un solo viaje tiene más de 10 km cuadrados.

Entonces, realmente no es recomendable destruir los campos de caña de azúcar solo para producir biocombustible. Al menos, no hasta que tengamos autos de bajo consumo de combustible que puedan funcionar a 200 km / litro en lugar de 20 km / litro.


Fuentes:

  1. ¿Cuánta agua para producir biocombustibles?
  2. http://www.usda.gov/oce/reports/…

Un punto de vista ligeramente diferente: no se trata de costos, se trata de energía.

Con un aporte energético dado, excavar profundamente en el suelo te dará un rendimiento energético mucho más alto que perder el tiempo en la superficie. Puede que este no sea el caso para siempre, pero es lo único que importa. Si quisiéramos cambiar este paradigma, la única forma en que podemos hacerlo es mediante la introducción de costos independientes de la energía, como un impuesto a los combustibles fósiles. En tal caso, se debe tener mucho cuidado para evitar presionar demasiado y hacer que las alternativas negativas de energía neta sean financieramente viables.

El problema de los biocombustibles es una cuestión de la eficiencia de conversión fotosintética y cómo eso afecta el rendimiento o la potencia. Este artículo vinculado habla sobre las restricciones fotosintéticas en el combustible de los microbios desde un punto de vista académico.

Una buena pregunta Uno no puede evitar preguntarse por qué el biocombustible, que una vez se promocionó como la mejor solución ecológica alternativa a los fósiles, parece estar retrasado en la aplicación. Con el entusiasmo inicial por su potencial, la conversión de algas y biocombustibles, la primera, la segunda y la tercera generación deberían ser el primer punto de referencia en la apuesta por reemplazar los combustibles convencionales: ¿pero por qué no ha reemplazado al fósil? en vez de eso, el viento y la energía solar parecen estar subiendo más, y por delante de la curva. Bueno, aquí hay tres razones:

Coste 0f producción:

Lo anterior es un proceso de producción típico. La etapa crucial de los biocombustibles de conversión de azúcar (fermentación) pasa por un proceso biológico, y se emplean células vivas (quizás levaduras) para descomponer los azúcares complejos en alcoholes. Los sistemas biológicos son difíciles de regular y mantener. El biorreactor requiere controles constantes para seguir la salud de las células y la energía para mantener todo el sistema en condiciones óptimas.

Compare eso con solo perforar y refinar, luego obtendrá un enorme escollo que impide la adopción a gran escala por parte de los gobiernos.

La escala de producción también es otro arnés económico. La cantidad en peso de los productos es casi —siempre— menor que las reservas de alimentos iniciales con rendimientos levemente por encima del promedio. Aproveche la producción de etanol de Brasil: para producir 39 millones de toneladas de azúcar y 24 mil millones de litros de etanol, se procesaron cerca de 602 millones de toneladas de caña de azúcar en la cosecha 2012/13; No es muy económico. Por ahora las investigaciones van a optimizar este proceso.

Bioconversión de la biomasa de caña de azúcar en etanol: descripción general sobre la composición, los métodos de pretratamiento, la desintoxicación de hidrolizados, la sacarificación enzimática y la fermentación de etanol

Competencia directa con la producción de alimentos.

La creciente demanda de cultivos para combustible los ha puesto en competencia directa con los cultivos alimentarios por la tierra y el agua. Con la comida que se quema en nuestros autos en lugar de utilizarla para alimentar a las personas que padecen hambre, el precio de la comida está subiendo.

Cumplir con los objetivos europeos existentes de biocombustibles elevaría el precio de algunos cultivos hasta en un tercio. Los objetivos para la cantidad de biocombustible utilizado en el transporte por carretera garantizan un mercado para los biocombustibles, que ofrece a las empresas incentivos para encontrar tierras en las que cultivar sus cultivos de biocombustibles y eliminar las escasas tierras destinadas a cultivos alimentarios.

Política gubernamental

Bueno, ningún gobierno apoyaría una empresa que sea únicamente por el bien del medio ambiente. Tiene que haber beneficios significativos para este proyecto, de lo contrario perderá el apoyo de sus electorados.

Para cualquier gobierno, la idea de una instalación de biocombustible costosa es impensable en vista de los fósiles baratos, la modernización de refinerías antiguas para destilar etanol, cuna o personal de recapacitación, y las posibles pérdidas de empleos por cambiar a verde. La evaluación económica y los méritos de tales cambios, en comparación con la ruta más barata de uso de fósiles, no tienen mucho que ver. La motivación para una iniciativa verde en energía depende del carisma de los líderes que determinan, en mayor medida, si se puede implementar o no.

Gussing (Austria) es una instancia de esta política dirigida por el gobierno. El objetivo principal era reducir la dependencia del petróleo y utilizar recursos disponibles localmente y abundantes: astillas de madera.

Los biocombustibles son los combustibles producidos a partir de subproductos metabólicos como los productos orgánicos y de desperdicios de alimentos u organismos vivos. Según el informe, el mercado mundial de biocombustibles se valoró en USD 168 mil millones en 2016, se espera que alcance los USD 218,7 mil millones en 2022. Se prevé que crezca a una tasa compuesta anual del 4,5% entre 2017 y 2022.

PDF Para saber más sobre los biocombustibles.

Factores como la mejora de las condiciones económicas, el aumento del nivel de vida y el cambio de hábitos alimenticios en los países emergentes, y la creciente demanda de aceite vegetal como materia prima para la producción de biodiesel están impulsando el crecimiento del mercado de los biocombustibles. Además, las estrictas regulaciones sobre los alimentos con grasas trans en EE. UU. Y Europa están dando lugar a un rápido cambio en el consumo de aceite de soja a biocombustibles. Además, se espera que el bajo precio de los biocombustibles que otros aceites vegetales estimule el crecimiento del mercado dentro del período de pronóstico. Además, la creciente penetración en el mercado de los principales países productores como Indonesia, Malasia y Tailandia puede abrir una nueva oportunidad en el mercado de los biocombustibles en el período previsto.

Los principales actores en el mercado de los biocombustibles son Copersucar SA DSM, Green Plains Inc., Aemetis Inc, Western Dubuque Biodiesel Llc, Solazyme Inc., Renewable Energy Group, Raizen Energia Participacoes SA, BlueFire Renewables, Aventine Renewable Energy Holdings, Inc. (AVRW), y Australian Renewable Fuels Ltd. entre otros.

Hasta el reciente desarrollo del CPCSMS, que recolectaba aceite de Alga, la producción se había centrado en un aumento de velocidad en la eliminación de las Algas de su hogar acuático.
En algún momento, el aceite de algas reemplazará por completo a los combustibles fósiles, probablemente cuando se cuenta con suficiente infraestructura para satisfacer la demanda de combustibles.
El aceite de algas AKA Sweet Green Crude es cero carbono nulo, una caída en reemplazo del crudo fósil y es un recurso inagotable.
Para obtener más información sobre el aceite de algas y el CPCSMS, haga clic en el siguiente enlace.

CPCSMS3

El biocombustible es falso. Es un subsidio agrícola sigiloso. Si quieres cultivar combustible, hay muchas malezas y algas que harán el trabajo. El maíz debe cultivarse para alimentar a las personas, no para los tanques de combustible.