Anlisis de energa Renovables y SostenibleLas algas como fuente
de energa sostenible para la produccin de biocombustibles en Irn:
Un estudio de caso
1. Introduccin
Irn y muchos otros pases estn buscando nuevas fuentes de energa
como los biocombustibles. El desarrollo de las energas renovables
se ha convertido en una importante parte de la poltica energtica a
nivel mundial para reducir los gases de efecto invernadero las
emisiones causadas por los combustibles fsiles. Hoy en da ms del
80% de la energa viene del petrleo, carbn y gas natural. Alrededor
del 98% de carbono pasan a ser emisiones como el resultado de la
combustin de combustibles fsiles. La reduccin del uso de
combustibles fsiles reduciran considerablemente los contaminantes;
esto puede lograrse mediante la sustitucin de combustibles fsiles
por combustibles renovables. Las fuentes de energa renovables
jugarn un papel importante en el suministro futuro de energa del
mundo. Los combustibles de transporte alternativos como los
biocombustibles son vistos como una opcin para ayudar al sector del
transporte, disminuyendo su dependencia del petrleo y la reduccin
de su impacto en el medio ambiente. Para los combustibles fsiles
existen los combustibles alternativos renovables, las algas han
levantado gran inters. Las algas son la ms prometedora fuente no
alimentaria de los biocombustibles que tiene una rpida tasa de
reproduccin y puede crecer en agua salada, bajo duras condiciones,
sumergidas en reas de agua de mar. Las algas como biocombustibles
no contienen azufre, no es txico y altamente biodegradable, las
algas han sido de considerable inters en la produccin de
biocombustibles, ya que pueden acumular muy altos niveles de lpidos
que pueden ser fcilmente transesterificados a biodiesel, el aceite
contenido en microalgas puede superar el 80% en peso de biomasa
seca. El biodiesel producido a partir de micro algas no es un
recurso limitado y tiene el potencial para rendimientos de 50-100
veces mayores que biodiesel a partir de cultivos. Este alto nivel
de produccin se puede lograr sostenibilidad con el retorno de alta
energa de la inversin y con poco impacto en la produccin de
alimentos y los precios. Los materiales de alimentacin tales como
colza, soja, aceite de palma y girasol se consideran materias
primas de primera generacin de biodiesel, ya que fueron los
primeros cultivos que se utilizarn para producir biodiesel. Para
reducir la dependencia el aceite comestible, fuentes de
biocombustibles alternativos tales como materias primas no
alimentarias, han sido desarrollados para producir biodiesel.
Cultivos como jatropha( no le encontr traduccin), mahua, aceite de
jojoba, semilla de tabaco, aceite de salmn, aceites de cocina
residuales y grasas animales tambin se consideran como segunda
generacin de materias primas. El costo de produccin de biodiesel,
la ineficiencia y la insostenibilidad de estas materias primas
primera y segunda generacin de biodiesel, ha hecho que los
cientficos se concentran en la 3 generacin de biodiesel materias
primas que se derivan a partir de microalgas. En los recientes aos
mucho empuje se ha puesto a examinar las posibilidades del uso de
algas como fuente de bio-aceite y el biogs para aplicaciones de
energa. La viabilidad comercial de la produccin de biocombustibles
a base de algas finalmente depender de la economa de la tecnologa.
1 kg de la biomasa de algas secas utiliza unos 1,83 kg de CO2, por
lo tanto las microalgas, como produccin de biomasa puede ayudar en
la bio-fijacin de CO2 de residuos con respecto al mantenimiento y
mejora la calidad del aire. El principal obstculo para la
comercializacin de biodiesel a base de algas es su alto costo de
produccin que requiere de alto rendimiento de aceite de algas cepas
eficaces y birreactores a gran escala, muchas publicaciones de
investigacin en microalgas se han publicado y varios investigadores
se centraron en la produccin de biodiesel a partir de aceite de
algas, lo que parece ser una buena opcin para la produccin de
biodiesel, porque son fcilmente disponibles y fcilmente cultivados
en laboratorios. La importancia de aceite de algas como fuente de
biodiesel ha sido estudiada por Demirbas. Basndose en los
resultados de su estudio se comprob que la produccin de biodiesel a
partir de algas ha sido promocionado como la manera ms eficaz para
que los procesos de combustible biodiesel y algas en aceite en
biodiesel con tanta facilidad como el aceite derivado de los
cultivos en tierra, como mecanismo y retos en la comercializacin de
biocombustibles de algas fueron estudiados por Singh y sus colegas.
La economa de la produccin de biodiesel a partir de algas fue
estudiada por Galagher. l ha llegado a la conclusin de que un
biodiesel de algas es econmicamente viable dependiendo inicialmente
de los subsidios gubernamentales y el precio futuro del petrleo,
Adems de rendimientos de biomasa optimizados. Un enfoque de las
operaciones de balance de masas, como unidad de ingeniera qumica se
aplic al biodiesel a partir de la cultura de masas de algas.
Algaeate metilo y etilo diesel algaeate puede ser producido en gran
medida en un tecnolgicamente sostenible camino aunque a un menor
rendimiento de diesel disponible. Alrededor de las 11 millas de
estanques de algas seran necesarias con supuestos optimistas de 50g
rendimiento de biomasa por da andm2 rea del estanque. CO2 para
fomentar el crecimiento de algas se debe suministrar de una fuente
sostenible como una biomasa de produccin de etanol a base.
Kovacevic y Wesseler fueron estudiados en el anlisis costo-eficacia
de la produccin de energa de algas en la UE. Hablaron de que el
desarrollo de la biotecnologa, los altos precios del crudo y de
alto valor de carbono son las principales caractersticas del
escenario en el que el biodiesel de algas compite con todos los
dems combustibles y una inversin sustancial en el sector de la
biotecnologa y completa la investigacin y la poltica de medio
ambiente se requieren para hacer ese escenario una realidad.
Exegtico la eficiencia del medio ambiente proceso de produccin de
biodiesel de algas amable y renovabilidad del ciclo del dixido de
algas-biodiesel-carbono se evaluaron por Sorguven y Ozilgen. El
indicador de renovabilidad se encontr que era positivo, mostrando
que el ciclo del dixido de algas-biodiesel-carbono es de hecho
renovable y cualquier aumento en el contenido de lpidos de la
voluntad algas mejorar la eficiencia del proceso. Este trabajo
tiene como objetivo demostrar una visin general del potencial de la
produccin de biodiesel a partir de aceite de algas en Irn.2. El
estado energtico de Irn
Irn es miembro de la Organizacin de Exportadores de Petrleo Los
pases (de la OPEP), se encuentra entre los tres titulares del mundo
de tanto las reservas probadas y de gas natural. Irn es segundo
mayor productor de la OPEP y exportador despus de Arabia Saudita.
El gas natural representa la mitad del consumo de energa nacional
de Irn, mientras que el restante es la mitad del consumo de petrleo
predominantemente. La exploracin contina y la produccin de la costa
del Sur Pars yacimiento de gas natural en el Golfo Prsico es una
parte clave del plan de desarrollo del sector energtico. Irn ha
estimado 137.6 billones de barriles de reservas probadas de petrleo
o aproximadamente el 10% de las reservas totales del mundo. En
2008, Irn produjo 4,2 millones de barriles de petrleo por da (bbl /
d) igual a aproximadamente el 5% de la produccin mundial, Irn
exporta cerca de 2,4 millones de bbl / d de petrleo a Asia y los
pases europeos, por lo que es el cuarto exportador ms grande del
mundo en 2008. La produccin de 2009 el petrleo crudo de Irn fue de
3,9 millones bbl / d. Fig. 1 muestra total de consumo de energa por
tipo en 2008. Reservas de gas natural probadas estimadas de Irn se
sitan en 1045 trillones de pies cbicos (Tcf), segundo slo a Rusia
en 2010. En 2008, Irn producen 4.1 Tcf de gas natural y consume 4,2
Tcf. El gas natural se espera que crecer alrededor de 7% anual.La
poblacin de Irn est creciendo a un ritmo rpido. Se ha duplicado a
70 milln de personas en slo 30 aos y la cantidad de electricidad
que se necesita para crecimiento de la poblacin y la economa.
Debido a los problemas de infraestructura, la demanda interna y la
necesidad econmica de la exportacin de petrleo y gas natural, estas
fuentes de energa no pueden satisfacer plenamente el futuro
elctrico iran. Irn tiene considerables recursos para desarrollar
energa solar, elica, geotrmica y de biomasa. Un programa de
eficiencia energtica con el uso de energas renovables puede ayudar
a reducir considerablemente el uso elctrico y puede satisfacer
todas las necesidades elctricas futuras de Irn. Irn puede cumplir
con su futura metas de generacin elctrica con energa renovable y la
eficiencia de slo $ 20 millones de dlares. La produccin de energa
renovable y la eficiencia energtica producira miles de puestos de
trabajo, ayudara a la economa, reducira gases de efecto invernadero
y ahorraria petrleo iran y el gas estara disponible para la
exportacin. Este trabajo muestra que existe un potencial
considerable para la utilizacin de aceite de algas para la
produccin de biocombustibles en Irn. Si estos materiales utilizados
de manera eficiente, no habr necesidad de importar combustible
convencional para el pas. La produccin de biocombustibles a partir
de diferentes fuentes como las microalgas puede idealmente
reemplazar con algo de cuota de fsiles el consumo de combustibles
en Irn.3. Las algas como fuente de biodiesel en Irn
Irn, al igual que muchos otros pases est trabajando en proyectos
para encontrar nueva energa a partir de biocombustibles. Proyecto
de biocombustibles de algas iran se est llevando a cabo por
investigadores de la Universidad Modares Tarbiat, Tehern y
Universidad de Shiraz que tuvo xito en la produccin de combustible
verde de algas. Se aislaron las microalgas durante un programa de
cribado a partir de muestras de suelo y agua recogidas de arrozales
de Fars provincia y el lago de sal Maharlu, Urmia lago salado en el
oeste de Irn Provincia de Azerbaiyn, Qom lago lsalt en la provincia
de Qom en Irn, Zagros Montaas en el norte de la provincia de Fars,
el Golfo Prsico y el Mar Caspio, al sur y al norte de Irn,
respectivamente.
3.1. Algas de arrozales de la provincia de Fars y el Maharlu
lago de sal
Lago Maharlu situado 18km al este de Shiraz en la provincia de
Fars de Irn, posee agua salada de la que se obtiene la sal. Esta
sal se explota en una fbrica en su orilla para ser utilizado en
industrias ya que el agua es muy salada. El cuerpo de agua es una
casa exclusiva slo para el crustceo "Artemia", y el alga unicelular
Dunaliella. lalago se explota como una mina de diferentes productos
qumicos, principalmente por ShirazCompaa Petroqumica. Universidad
de Shiraz tuvo xito en la produccin de combustible verde de las
algas.3.2. Las algas del lago Urmia sal en la provincia de
Azerbaiyn oeste de IrnUn lago de sal en Irn ha dado lugar a una
nueva especie de algas para biocombustibles. Este es el gran lago
salado "Urmia" (Fig. 3). Lago Urmia situado en el noroeste de Irn,
en la provincia de Azerbaiyn Occidental y tiene una superficie
aproximada de 60.000 kilmetros. Hay terrenos fangosos creados en
torno a los deltas de este lago permanente. La tasa de sal de este
lago es muy alta (3/5 del Mar Muerto) y tiene 23% de minerales. Por
lo tanto, ningn pez o animal podra vivir all. Este lago se puso
rojo como el resultado de un fenmeno bioambintal conocido como la
"marea roja". Sustancia similar a la espuma de jabn producido por
algas, las cuales comenzaron a enrojecer Urmia de la costa este de
Azarbaizan y cubierto gradualmente todo el lago. La "marea roja" es
en realidad el resultado de una floracin de algas, un evento en el
que las algas marinas o de agua dulce se acumulan rpidamente en el
agua. Algunos ambientalistas dicen que el fenmeno es causado por la
carga de nutrientes de las actividades humanas o industriales y las
aguas residuales de la ciudad que incluyen nitratos y fosfatos. Los
cientficos en Irn, especialmente en Tarbiat Universidad Modares y
Universidad de Tehern estn tratando de convertir estas algas para
biocombustibles.
3.3 Las algas de las montaas de Zagros
Las algas afloran frecuentemente en ambientes marinos someros en
las montaas de Zagros en el norte de Shiraz (Shiraz es centro de
Fars Provincia). Ocho de las algas verdes (entre 7 dascycladaceans,
1 Udoteaceans) y uno algas rojas se determinaron.
3.4. Las algas del Golfo Prsico y el Mar Caspio
Los ros Tigris y ufrates (frente a las costas de Irak) llevan
gran cantidades de sedimentos en el Golfo Prsico. Toda la zona
cerca de la boca del ro es un delta de un ro entrelazado por los
canales de los dos ros y por los canales de riego. En el primer
plano, las reas agrcolas son visibles hacia el borde superior
izquierdo, mientras que pantanos y canales se puede observar cerca
de las bocas del ro. Al abrir la versin completa de la imagen
principal, las floraciones de algas verdosas se pueden ver en el
Golfo Prsico tambin. Dos algas rojas, Gracilaria salicornia y
Hypnea flagelliformis, se ha recogido de Golfo Prsico para la
produccin de de biodiesel por cientficos iranes. Algas azul-verdes
(cianobacterias) y las diatomeas constituyen la mayor concentracin
de biomasa, y hay varias especies de algas rojas y marrones en el
Mar Caspio. El Mar Caspio es el hogar de 87 especies de microalgas
y muchas especies de algas verde (Fig. 5).3.5. Algas de Qom
Lago
Qom lago, que ocupa una superficie aproximada de 2.400
kilmetros. Qom Lake es un lago estacional situada en el sur de
Tehern, en Qom provincia. El rea y la forma del lago son variadas
debido al agua corriendo en ella de los ros salados y
precipitaciones. Qom lago es el lago salado y las algas pueden ser
cultivadas en esta zona (Fig. 6).
4. Biodiesel a partir de aceite de algas
Hay un creciente inters en el biodiesel a base de algas para su
mayor rendimiento de la produccin de aceite no comestible, y no
compite por la tierra con la produccin de alimentos. Biodiesel a
base de algas tiene un rendimiento superior, por hectrea en los
cultivos convencionales de petrleo porque las algas pueden ser
cultivadas en la granja o biorreactor. La comparacin del biodiesel
la produccin de algas y plantas de petrleo se ha descrito en la
Tabla 1. Los rendimientos de aceite tpicos de diversas fuentes se
han enumerado en la Tabla 2. El potencial de crecimiento rpido y de
numerosas especies de microalgas con contenido de aceite en el
intervalo de 20-50% en peso seco de biomasa es la otra ventaja para
su eleccin como una potencial biomasa.Los principales componentes
de las algas tpicas son las protenas, los hidratos de carbono,
lpidos y otros componentes valiosos, por ejemplo, pigmento,
antioxidantes, cidos grasos, vitaminas, etc... Fig. 7 muestra una
esquemtica de la produccin de biodiesel a partir de microalgas. El
primera paso es la seleccin de una especie adecuada con la
correspondiente propiedades para las condiciones de cultivo
especficas y productos [13,40]. Para el cultivo de algas, la mayora
de compaas perseguir algas como fuente de biocombustibles estn
bombeando agua-nutrientes cargados a travs de tubos de plstico que
estn expuestos a la luz solar llamado como fotobiorreactores o PBR.
En Sistema de PBR, las algas se cultivan en suspensin, pero el
sistema es cerrado de agua y se hace circular por las bombas. La
luz artificial y el calor se utilizan. En un sistema cerrado (no
expuesta a abrir aire) no se tiene el problema de la contaminacin
por otro organismo soplado por el aire, el problema para un sistema
cerrado es encontrar una fuente barata y estril de CO2. Otro
sistema principal de cultivo es el estanque abierto que se refiere
a un tanque abierto simple o estanques naturales. Las algas se
cultivan en suspensin con fertilizantes adicionales. El intercambio
de gases es a travs de contacto natural con la atmsfera circundante
y la luz solar. Las microalgas pueden ser cosechadas utilizando
microscreens, sedimentacin, centrifugacin, floculacin o filtracin
de membrana. La biomasa cosechada despus se seca y se extrae el
aceite. Varios mtodos para la extraccin de lpidos de microalgas han
sido reportados en la literatura, mtodos son expulsor / prensa de
aceite, extraccin lquido-lquido (extraccin con disolventes),
extraccin y ultrasonido tcnica fluido supercrtico [15]. La ms
popular es el mtodo de extraccin de extraccin Soxhlet utilizando
hexano como disolvente y un tiempo de extraccin de 4 h, el aceite
ser separado del extracto de disolvente por destilacin, a
continuacin, los aceites se convierten a biodiesel utilizando el
mtodo trans-estrification [40,41]. El biodiesel es tpicamente
producido mediante la reaccin de aceite de algas con metanol en la
presencia de un catalizador para producir glicerina y esteres
metlicos, este proceso para la produccin de biodiesel es
relativamente simple y puede ser baja extremadamente baja
tecnologa, el proceso se conoce como trans-estrification (Fig. 8).
En realidad aceite de algas biolpido compuesta de hidrocarburos
compuesto que no son adecuados para los motores diesel, por lo que
se puede modificar para su uso en el motor usando
trans-estrification. El biodiesel incluye sin azufre o asunto en
particular que contribuyen a la contaminacin del aire. sul- pieles
y PM han sido responsables de humo negro y el olor agrio problemas
comnmente atribuidos a combustible de diesel sucio. El biodiesel
tiene mayor lubricidad que el diesel de petrleo, adems de algas, el
biodiesel es un combustible en carbono natural, lo que significa
que asimila alrededor tanto CO2 durante el crecimiento de las
algas, ya que libera la combustin de combustible [12]. El biodiesel
producido a partir de microalgas se ha encontrado que tienen
propiedades, tales como densidad, viscosidad, punto de inflamacin,
etc. [25]. La mayora de estos parmetros se ajustan a los lmites
establecidos por la sociedad americana de Pruebas y Materiales
(ASTM) para la calidad del biodiesel. El biodiesel de algas tambin
se ha encontrado para satisfacer la norma internacional de
biodiesel estndar para Vehculos (EN14214). Una comparacin de
propiedades tpicos de petrleo fsil y el bio-aceite obtenido a
partir de microalgas se indica que el bio-aceite a partir de
microalgas tiene un poder calorfico inferior valor, menor
viscosidad y mayor densidad en comparacin con los combustibles
fsiles (Tabla 3).5. Perspectivas de futuro
Las algas tienen un gran potencial como una fuente sostenible
para la produccin de biodiesel. La investigacin para la produccin
de biocombustibles a partir de microalgas est en las etapas
iniciales y hay una necesidad sustancial de ms investigacin para
estudiar otra cuestin econmica relacionada con los biocombustibles.
Geogrficamente, Irn tiene Mar Caspio en el norte y el Golfo Prsico
en el sur, que tiene ventajas naturales para el cultivo de algas.
Irn tiene diferentes lagos de sal que ayuda a los cientficos a
avance tecnolgicos de biocombustibles a base de algas. Los autores
de este trabajo recomiendan a los gobiernos a comenzar a investigar
la siguiente tabla con el fin de hacer industrial, sitios para los
biocombustibles, especialmente, Urmia, Qom y Shiraz, con su
estrecha a los lagos, tienen el potencial de ser el combustible de
algas en Oriente Medio (Fig. 9). En este trabajo se demostr que
existe un potencial considerable para la utilizacin de algas para
la produccin de biodiesel en Irn. Productor biodiesel a partir de
las microalgas puede idealmente reemplazar el 5% del total de
diesel el consumo de combustible en el primer paso. Al administrar
este biocombustibles, una AB5 (5% de biodiesel de algas y
combustible diesel 95%) puede ser un combustible ptimo para la
ignicin comprimido (CI) del motor ya que no hay motor importante
modificacin necesaria para utilizar el biodiesel. Los autores
recomiendan fuertemente estas tcnicas de manera que Irn puede
reducir la importacin de diesel o combustible. Claro, hay una gran
necesidad de ms investigacin para estudiar la cuestin econmica
relacionada con el biodiesel.
