Las nuevas tecnologías para conversión termoquímica de residuos municipales en biocombustibles

Las soluciones innovadoras para resolver el problema de la energía están en el debate de primer nivel. Los gobiernos se enfrentan al crecimiento global de la demanda buscando tecnologías limpias. En ese sentido, la segunda generación de biocombustibles va dirigida a la producción de biocombustibles no producidos a partir de cultivos de alimentos. Empresarios, científicos y gobiernos buscan soluciones ante la necesidad de satisfacer la creciente demanda de energía. El sector que mayor crecimiento experimenta es el de las renovables, que continúa creciendo impulsado muy especialmente por las políticas públicas. En Estados Unidos en particular, el Energy Policy Act de 2005, seguido por el Energy Independence and Security Act de 2007 y, más recientemente, por el American Recovery and Reivestment Act of 2009, que inyectó miles de millones de dólares en iniciativas verdes en la economía, incluyendo especialmente muchos incentivos en tasas. La importancia de los biocombustibles fue reforzada por el presidente Obama en mayo de 2009 cuando se dio un mayor énfasis al desarrollo de biocombustibles avanzados. También en Canadá se están impulsando los biocombustibles, ya que el gobierno ha marcado un objetivo del 5 % de combustible renovable en la mezcla de combustibles.

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Las tecnologías de producción de combustible de segunda generación .

A) Tecnologías enzimáticas

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Las tecnologías enzimáticas buscan recuperar los azúcares de fermentos que se encuentran en árboles y plantas. El objetivo de esta tecnología es la biomasa forestal, los residuos agrícolas y los cultivos energéticos. El desafío tecnológico es buscar la forma de recuperar azúcares de estos materiales. Los azúcares están “prisioneros” en estructuras complejas y es difícil descomponer esos materiales. Las tecnologías enzimáticas recuperan los azúcares usando unos enzimas de ingeniería que descomponen árboles o plantas. Una vez se descomponen los materiales, un proceso de hidrólisis transforma la celulosa en glucosa, y de la glucosa se obtiene el etanol. La ingeniería de estas nuevas enzimas está aún en etapa de investigación. Adicionalmente, esta aproximación tiende a ser aplicada a materiales homogéneos (una misma especie de árbol como materia prima), ya que las enzimas y microorganismos que fermentan azúcares no se adaptan a materiales que pueden fluctuar en composición química.

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B) Tecnologías termoquímicas .

Las tecnologías termoquímicas usan calor para convertir materiales ricos en carbono en gas. Este gas se limpia y se reacondiciona de manera que puede transformarse en varios productos químicos, incluyendo alcoholes tales como el etanol. También es posible producir otros combustibles tales como el diesel sintético, gasolina sintética y éter dimetil (DME). La compañía Enerkem ha desarrollado una tecnología termoquímica única usando materias primas heterogéneas, tales como residuos de vertederos.

C) Tecnología feedstock-flexible

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Enerkem ha sido pionera en plataformas de tecnología limpias diseñadas para usar una amplia variedad de materias primas, que van desde residuos sólidos municipales clasificados a residuos agrícolas y forestales. La compañía ha ensayado más de 20 tipos de materias primas en su planta piloto, situada en Quebec, Canadá. Desde 2003 se produce syngas, metanol y etanol. La compañía opera su primera planta en operación en Sherbrooke, Quebec, Canadá, desde 2003, donde se produce syngas, metanol y etanol. Un extenso proceso de acondicionamiento de gas produce syngas que posteriormente se convierte en alcohol usando un proceso de catálisis industrial a las temperaturas y presiones apropiadas. La planta puede actualmente producir metanol y etanol, además de otros productos químicos verdes. La plataforma de tecnología de la compañía será capaz de desarrollar otros combustibles avanzados, tales como diesel sintético, éter dimetil y gasolina sintética, en el futuro. La tecnología convierte una tonelada de materia prima (base seca) en 360 litros de etanol, suficeinte cantidad para hacer recorrer a un vehículo unos 2500 km. Adicionalmente, la tecnología de gasificación de Enerkem permite producir electricidad renovable. La mezcla de producto final hace posible desarrollar un amplio rango de proyectos basados en las condiciones del mercado, desde biorefinerías a plantas de electricidad renovables. La capacidad para usar un amplio rango de materias heterogéneas como los residuos sólidos municipales es el resultado de un proceso de limpieza del gas y gasificación que convierte residuos ricos en carbono en gas sintético. El proceso de gasificación de Enerken se basa en una tecnología de reactor de lecho fluidizado burbujeante con un sistema de alimentación de extremo frontal que es capaz de manipular “esponjoso” sin que se encuentre en forma de pellets. Una alimentación continua de biomasa se transporta en un reactor, donde un transportador inerte (arena) es fluidizado en un lecho a una temperatura relativamente baja (700 – 750 ºC) y presiones moderada (aproximadamente 2 bares). Esta nueva tecnología permite usar materiales de construcción y refractarios menos caros, ya que se aleja de otras tecnologías de gasificación que utilizan temperaturas extremas (1400 – 1500 ºC) para descomponer la biomasa. Los gases fluidizantes utilizados en el proceso como agentes de gasificación son el oxígeno y el vapor. La mezcla que se produce en el proceso genera altas tasas de transferencia de masa y calor, que subsecuentemente producen temperaturas estables, y ello produce uniformidad en el lecho fluidizado. De esta forma, la tecnología de Enerkem es capaz de manejar materias primas no uniformes, que son geométricamente disimilares y heterogéneas. Los residuos urbanos que se recuperan de las actividades de reciclaje, tienen un potencial de energía significativo. Tan solo en Estados Unidos más de 413 millones de toneladas de residuos sólidos municipales se generaron en Estados Unidos tan solo en 2006. El potencial de generación de energía es de miles de megavatios.

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Bibliografía: Thermochemical conversión of municipal waste to biofuel. Biofuels technology. Issue 2 2009

Palabras clave: Advanced biofuel, enzymatic technologies, dimethil ether