fbpx
Wikipedia

Combustible neutro en carbono

Enero 27, 2022

Un combustible neutro en carbono, también llamado combustible ecológico, combustible de cero emisiones, ecocombustible o combustible renovable, es un combustible que, debido a la manera en que se ha obtenido, resulta en emisiones nulas de gases de efecto invernadero cuando se utiliza. O dicho de otra forma, que tiene huella de carbono cero. Un tipo de combustible neutro en carbono es el combustible sintético (como metano, gasolina,[1]​[2]​[3]​ diésel, queroseno o amoníaco) producido con energía renovable o nuclear.

Electrólisis del agua, primer paso en la producción de varios combustibles neutros en carbono

Tipos principales

Hay dos tipos de combustibles neutros en carbono: los que no llevan carbono (C), como el hidrógeno (H2) o el amoníaco (NH3), y los que sí lo llevan, como el metano (CH4) o el etanol (C2H6O). Los del segundo tipo solo son neutros en carbono si, al producirlos, el carbono que llevan se extrae del dióxido de carbono (CO2) directamente capturado del aire (direct air capture, DAC por sus siglas en inglés), del CO2 de los gases de combustión de una central termoeléctrica de ciclo convencional, de los gases de escape de una refinería de petróleo[4]​ o del ácido carbónico (H2CO3) del agua de mar.

Utilización de la energía

En los combustibles del primer tipo la energía se emplea para electrolizar el agua (H2O) en hidrógeno (H2) y oxígeno (O2) y, en el caso del amoníaco, para combinar ese hidrógeno con el nitrógeno (N2) del aire. En los combustibles del segundo tipo la energía se emplea, además, para extraer el carbono de las fuentes citadas, para hidrogenarlo y para el conjunto de reacciones químicas que dan como resultado el combustible, pues en balance total estas reacciones son endotérmicas, es decir, absorben energía.

Las fuentes de energía renovable pueden ser turbinas eólicas, paneles solares o centrales hidroeléctricas.[5]​[6]​[7]​[8]​

Biocombustibles y neutralidad de carbono

Cuando surgieron los biocarburantes (también llamados biocombustibles) se los consideró un tipo de energía renovable,[9]​ pero posteriormente se ha visto que no es así.[10]​ En principio son neutros en carbono porque el dióxido de carbono que se emite al quemarlos ha sido previamente retirado de la atmósfera al crecer la planta de la que se extrae el biocombustible.[11]​[12]​ Sin embargo, para calcular estrictamente las emisiones netas de un biocombustible, también hay que tener en cuenta las que se producen al cultivar esa planta y procesarla hasta obtener el producto final.[10]​

Los combustibles neutros en carbono fabricados combinando hidrógeno obtenido mediante electrólisis con dióxido de carbono que se resta al medio se denominan también "generación 4G de gasolinas"[13]​ (aunque técnicamente no sean todos gasolinas). La 1G eran los biocarburantes, pero desviaban terrenos para cultivos alimenticios y hacían aumentar los precios[13]​ o depredaban el medio ambiente (aceite de palma). La 2G utilizaba restos forestales, pero no llegó a ser rentable. La 3G utilizaba las algas como fuente de materia orgánica, pero tampoco ha conseguido despegar,[13]​ aunque para usos distintos el cultivo de algas sí ha logrado ser rentable.[14]​

Requisitos para que los combustibles neutros en carbono sean eficaces contra el calentamiento mundial

Si los combustibles neutros en carbono sustituyeran a los combustibles fósiles, o si se produjeran a partir de dióxido de carbono residual o ácido carbónico en el agua de mar, y se utilizaran con captura de carbono en la chimenea o el tubo de escape, entonces resultarían en emisiones negativas de dióxido de carbono y en extracción neta de dióxido de carbono de la atmósfera. Constituirían así una forma de mitigación del cambio climático.[15]​[16]​[17]​[18]​ Pero en 2020 sigue sin ser viable la captura y almacenamiento de dióxido de carbono de un vehículo de combustible, y tampoco se ve la captura y almacenamiento de carbono como la solución al calentamiento mundial.[19]​ Sí que sería viable, en cambio, por ejemplo, fabricar con energía renovable metano sintético, quemarlo en una central de ciclo combinado y capturar y almacenar los gases producidos. En funcionamiento continuo resultaría ineficiente respecto a aprovechar directamente la energía renovable. Pero si se emplea la energía renovable cuando la hay (eólica cuando sopla viento, por ejemplo) para fabricar combustible sintético y almacenarlo, se puede luego utilizar ese combustible cuando la energía renovable no está disponible (cuando no sopla viento, siguiendo con el ejemplo).[20]​

Tal esquema de energía a combustible y combustibles negativos en carbono puede realizarse por la electrólisis del agua para producir hidrógeno. A través de la reacción de Sabatier puede obtenerse metano, el cual se puede almacenar (también es posible almacenar el hidrógeno directamente, pero puede resultar más costoso) para utilizarlo posteriormente en centrales eléctricas (en la forma de gas natural sintético, de propiedades análogas al extraído de yacimientos), transportarlo por tubería, camión cisterna o buque metanero, o emplearse en procesos de conversión del gas natural en combustibles líquidos, como el proceso Fischer-Tropsch, y así conseguir combustibles de propiedades análogas a las de los convencionales para transporte o calefacción.[21]​[22]​[23]​

Otro proceso para obtener combustibles sintéticos es el Pott-Broche (licuefacción directa del carbón), pero no es neutro en emisiones, sino que las aumenta.

Lo mismo que los biocombustibles habituales, los combustibles sintéticos solo son negativos en carbono (es decir, solo reducen la cantidad de gases de efecto invernadero en la atmósfera) mientras no se utilicen. Pero claro, no se van a fabricar para no utilizarlos. Cuando se queman, el carbono que contienen es emitido nuevamente a la atmósfera en forma de dióxido de carbono, anulando el beneficio medioambiental. De esta forma el tiempo entre la producción del combustible y su combustión (el tiempo que el dióxido de carbono permanece almacenado, y no en la atmósfera elevando la temperatura del planeta) puede ser bastante corto (mucho más corto que los 100 años de almacenamiento establecidos por el Protocolo de Kioto para proyectos de forestación o reforestación. Incluso más corto que el del almacenamiento de carbono subterráneo.[24]​

Los combustibles neutros en carbono se utilizan en Alemania e Islandia para almacenamiento distribuido de energía renovable, minimizando los problemas de intermitencia de las energías solar o eólica, y permitiendo la transmisión (en forma de gas natural) de esas energías a través de los gasoductos existentes.[25]​ Estos combustibles renovables podrían aliviar los costes y la dependencia que ocasionan los combustibles fósiles importados sin requerir ni la electrificación de la flota de vehículos ni su adaptación para funcionar con hidrógeno u otros combustibles.[21]​ Aunque para ello es necesario construir todas las plantas (todavía caras)[26]​ de fabricación de estos combustibles sintéticos que proporcionen los millones de litros de combustibles fósiles que actualmente se consumen. No está claro si esto será más barato que electrificar el parque de vehículos. Una planta de 250 kW de metano sintético ha sido construida en Alemania y está siendo escalada hasta 10 MW.[27]​ Diversas tecnologías de captura directa del dióxido de carbono y conversión en combustibles están avanzando rápidamente y reduciendo sus costes.[28]​

Los bonos de carbono también podrían desempeñar una función importante para los combustibles negativos en carbono, financiándolos si realmente llegan a ponerse en práctica.[29]​

Producción

Una parte de los combustibles neutros en carbono son hidrocarburos sintéticos. Pueden producirse con reacciones químicas entre dióxido de carbono (capturado de las chimeneas de centrales térmicas o directamente del aire), e hidrógeno, el cual se produce por electrólisis del agua utilizando energía renovable. Estos combustibles, a veces denominados electrofueles o electrocombustibles, almacenan la energía que se utilizó para producir el hidrógeno.[30]​ También es posible recuperar esta energía combinando directamente el hidrógeno con oxígeno en una pila de combustible. Asimismo puede utilizarse carbón mineral como la fuente del carbono que se combina con el hidrógeno, pero este proceso no sería neutro en carbono.

El almacenaje de energía renovable en combustibles de cero emisiones es solo una forma de almacenamiento de energía. Existen muchas otras, con diversos costes de instalación, costes de funcionamiento, rendimiento (porcentaje de la energía almacenada que permiten recuperar), peligrosidad, capacidad (megavatios hora que pueden almacenar) o potencia (velocidad a la cuál pueden absorber la energía que se les introduce, y velocidad a la que pueden liberarla, no necesariamente iguales),[31]​ por citar solo algunos parámetros, que además cambian con el tiempo por el avance tecnológico. Debido a ello la solución de almacenamiento energético óptima para una empresa, una región o un país puede no ser una sola tecnología, sino una combinación estudiada de varias.

Teóricamente el dióxido de carbono puede ser capturado y enterrado, haciendo a los combustibles fósiles neutros en carbono, aunque no renovables. Si se captura el dióxido de carbono de los gases de escape de combustibles sintéticos, en teoría todo el proceso resulta en emisiones negativas. En la práctica la captura consume mucha energía y la estabilidad del dióxido de carbono almacenado no está tecnológicamente resuelta.[19]​ También es posible fraccionar hidrocarburos de cadena larga para producir hidrógeno y dióxido de carbono, el cual entonces podría ser almacenado, mientras que el hidrógeno se utilizaría para energía o combustible. Este método sería, asimismo, neutro en carbono.[32]​

El hidrógeno es el combustible sintético que se puede producir con mayor eficiencia energética y con el mínimo número de pasos. Luego puede ser utilizado en vehículos de célula de combustible,[33]​ si bien es 3 veces menos eficiente que la propulsión de vehículos totalmente eléctricos mediante baterías.[34]​

Artículo principal: Combustible de hidrógeno

Hay unos cuantos más combustibles que pueden producirse a partir del hidrógeno. Por ejemplo puede fabricarse ácido fórmico (CH2O2) haciendo reaccionar el hidrógeno con CO2. El ácido combinado con más CO2 puede formar isobutanol.[35]​

El metanol puede producirse haciendo reaccionar una molécula de dióxido de carbono con 3 de hidrógeno para producir metanol y agua. La energía almacenada puede recuperarse quemando el metanol en un motor de combustión, lo que libera dióxido de carbono, agua y calor. Con una reacción similar puede producirse metano. Deben tomarse precauciones especiales para evitar que, en la producción o en el transporte hasta su destino final, algo de metano escape a la atmósfera, porque su potencial de calentamiento global es 21 veces superior al del CO2.

Se puede utilizar más energía para combinar metanol o metano en hidrocarburos combustibles de cadena más larga,[21]​[33]​ como el etanol[36]​

Artículo principal: Etanol (combustible)

Los investigadores también han sugerido utilizar metanol para producir éter dimetílico (C2H6O). Este combustible podría ser utilizado como sustituto del diésel debido a su capacidad de autoignición a temperatura y presión altas. En algunas zonas ya se está utilizando para calefacción y generación de energía. No es tóxico, pero debe almacenarse a presión.[37]​

Todos los hidrocarburos sintéticos se producen generalmente a temperaturas de 200–300 °C y presiones de 20 a 50 bar. Normalmente se emplean catalizadores para mejorar la eficiencia de las diversas reacciones. Tales reacciones son endotérmicas en balance global y utilizan aproximadamente 3 moles de hidrógeno por mol de dióxido de carbono. También producen grandes cantidades de agua como subproducto.[5]​

Fuentes de dióxido carbono para reciclarlo en combustibles neutros

La fuente más barata de dióxido de carbono para reciclarlo en combustibles neutros en carbono son los gases de combustión de una central termoeléctrica de ciclo convencional, donde puede obtenerse a unos 7,50 dólares norteamericanos ($) por tonelada.[7]​[38]​ Sin embargo este proceso no es neutro en carbono, porque ese CO2 es de origen fósil, y por tanto se traslada CO2 de la geosfera a la atmósfera. Capturar los gases de escape de los automóviles también se ha visto, en principio, como barato, pero requeriría extensos cambios de diseño para las nuevas unidades o grandes adaptaciones de las que ya están en servicio.[39]​ Otra fuente es el ácido carbónico disuelto en el agua de mar: como está en equilibrio químico con el dióxido de carbono atmosférico (esto quiere decir que, si se extrae una cantidad de CO2 del agua de mar, la misma cantidad pasa de forma natural de la atmósfera al mar; y viceversa: si se emite CO2 a la atmósfera, una parte se disuelve en el mar en forma de ácido carbónico, por lo el mar se está acidificando a medida que aumenta el CO2 en la atmósfera), se ha estudiado la extracción de CO2 del agua marina. Los investigadores han estimado que esta extracción costaría unos 50 $ por tonelada.[8]​Eisaman, Matthew D. (2012). «CO2 extraction from seawater using bipolar membrane electrodialysis». Energy and Environmental Science 5 (6): 7346-52. doi:10.1039/C2EE03393C. Consultado el 6 de julio de 2013. </ref> También se está utilizando la extracción de CO2 de los gases de una refinería en proyectos de fabricación de combustibles de cero emisiones.[4]​ La captura de dióxido de carbono directamente del aire ambiental tenía en 2018 unos costes superiores, entre 94 y 232 $ por tonelada, y se consideraba poco práctica para síntesis de combustible o captura y almacenamiento de carbono.[40]​ Esta extracción directa se ha desarrollado menos que otros métodos. Las propuestas para este método implican utilizar una sustancia química cáustica para reaccionar con el dióxido de carbono en el aire y producir carbonatos. Estos entonces pueden ser descompuestos para liberar CO2 puro en forma de gas y regenerar la sustancia química cáustica. Este proceso requiere más energía que otros métodos, porque el dióxido de carbono se encuentra en la atmósfera en concentraciones mucho más bajas que en otras fuentes.[21]​

Los investigadores también han sugerido utilizar biomasa como fuente de dióxido de carbono para producir combustibles. Añadir hidrógeno a la biomasa reduciría (en el sentido químico) su carbono y daría combustibles como resultado. Este método tiene la ventaja de utilizar materia prima vegetal para capturar el dióxido de carbono de forma barata. Las plantas también añaden algo de energía química al combustible de moléculas biológicas. Esto puede ser un uso más eficaz de la biomasa que los biocombustibles convencionales, porque utiliza toda la planta, mientras que los biocombustibles tradicionales solo aprovechan una parte (por ejemplo, para fabricar etanol a partir de caña de azúcar solo se emplea la savia). Su desventaja principal es, al igual que los biocombustibles tradicionales, que los cultivos destinados a esta biomasa compiten con los destinados a alimentación por las escasas tierras disponibles.[5]​ Esta desventaja puede superarse si la biomasa que se hidrogena es de residuos de un cultivo alimentario.

Costes de las energías renovables y nuclear

La energía eólica nocturna se considera la energía eléctrica más barata con la que sintetizar combustibles, porque el perfil de carga de la red eléctrica asciende bruscamente en los momentos más cálidos del día (que son los de más luz, cuando hay más actividad), pero el viento tiende a soplar ligeramente más por la noche que durante el día. Por tanto, el precio de la energía eólica nocturna es a menudo mucho menos caro que cualquier otro. Los precios de la energía eólica en horas valle en áreas de alta penetración de viento de los EE. UU. fueron en promedio de 1,64 centavos por kilovatio hora (kWh) en 2009, pero solo 0,71 centavos/kWh durante las 6 horas más baratas del día.[21]​ Típicamente, la electricidad mayorista cuesta de 2 a 5 centavos/kWh durante el día.[41]​ Algunas empresas de síntesis de combustible sugieren que pueden producir gasolina a menor coste que la del petróleo si el precio del barril supera los 55 $.[42]​

En 2010, un equipo de químicos dirigido por Heather Willauer, de la Armada de los Estados Unidos, estimó que 100 megavatios (MW) de electricidad pueden producir 160 metros cúbicos (m³, 41 000 galones estadounidenses) de queroseno para reactores por día, y que la producción a bordo de una nave equipada con un reactor nuclear para su propulsión costaría unos 1 600 $/m³ (6 $/galón). Aunque este precio era aproximadamente el doble de lo que costaba en 2010 el queroseno procedente del petróleo, se esperaba que fuera inferior a lo que costaría en 2015 si continuaban las tendencias del mercado en 2010 (luego no fue así y el precio del petróleo bajó). Además, como el suministro de combustible a un portaaviones y sus naves auxiliares cuesta unos 2 100 $/m³ (8 $/galón), producir el queroseno a bordo es ya mucho menos caro.

Willauer afirmó que el agua de mar es la "mejor opción" para una fuente de queroseno sintético.[43]​[44]​ En abril de 2014, el equipo de Willauer aún no había conseguido fabricar combustible con el estándar requerido para los aviones militares, pero en septiembre de 2013 si lograron propulsar un avión miniatura controlado por radio e impulsado por un motor de combustión interna de dos tiempos.[45]​[46]​[47]​ Como el proceso requiere mucha electricidad, si se pone en marcha sería para un portaaviones nuclear estadounidense (clase Nimitz o clase Gerald R. Ford).[48]​ La marina estadounidense espera desplegar esta tecnología en la década 2020-2030.

Proyectos de demostración y desarrollo comercial

Se construyó una planta de síntesis de metano de 250 kW en el Centro para la Investigación sobre Energía Solar e Hidrógeno (ZSW por sus siglas en alemán) de la Fraunhofer-Gesellschaft en Baden-Wurtemberg (Alemania), y empezó operar en 2010. Se esperaba concluir su escalado a 10 MW en otoño de 2012.[49]​[50]​

Desde 2011 la planta de reciclaje de dióxido de carbono George A. Olah, operada por Carbon Recycling International en Grindavík, Islandia, ha producido 2 millones de litros anuales de metanol como combustible para vehículos aprovechando los gases de escape de la central térmica de Svartsengi.[51]​ Tiene una capacidad de 5 millones de litros anuales.

Audi ha construido una planta de licuefacción de gas natural neutra en carbono en Werlte, Alemania.[52]​ Se pretende que la planta produzca combustible de transporte para compensar el gas natural licuado (GNL) utilizado en sus automóviles Un3 Sportback g-tron. Esta planta puede mantener 2 800 toneladas anuales de CO2 fuera de la atmósfera en su capacidad inicial.[53]​

Columbia (Carolina del Sur),[54]​ Camarillo (California) [55]​ y Darlington (Inglaterra), [56]​ albergan desarrollos comerciales. Un proyecto de demostración en Berkeley, California, propone sintetizar tanto combustibles como grasas alimentarias a partir de gases de escape.[57]​

Mitigación del efecto invernadero

Los combustibles neutros en carbono pueden contribuir a que no aumente el efecto invernadero (mayor cuanta más cantidad de dióxido de carbono haya en la atmósfera) porque pueden evitar la quema de combustibles fósiles. Por ejemplo, si se produce hidrógeno cuando la energía renovable es abundante[58]​ y, cuando es escasa, se quema en una turbina eléctrica, puede evitarse recurrir a una central de gas natural fósil, que aumenta la cantidad de CO2 en la atmósfera. Si se capturara el CO2 que emiten las centrales térmicas, estas no aumentarían el CO2 en la atmósfera, pero cuando se quemaran en vehículos los combustibles sintéticos fabricados con ese CO2 capturado, el CO2 en la atmósfera sí que aumentaría, porque no hay manera económica de capturar las emisiones de vehículos.[21]​ La captura de centrales sí es posible, pero muy cara, y resulta más rentable sustituirlas por energías renovables.[59]​ En 2012 se evaluó que la mayoría de centrales térmicas de carbón y de gas natural pueden ser viablemente equipadas con filtros (scrubbers) de CO2 para captura de carbono y así reciclar los gases de escape, o bien almacenar subterráneamente el CO2.[16]​ En 2012 se esperaba no solo que este reciclaje costara menos que los impactos económicos del calentamiento mundial provocado por el efecto invernadero, sino que produjera combustibles más baratos que los fósiles, debido al crecimiento de la demanda mundial de combustible y el esperado pico petrolero que se preveía aumentaran los precios del petróleo y el gas natural fungible.[15]​[17]​ Pero el fuerte descenso de los precios de las energías renovables ha convertido en errónea esta evaluación. En 2019 muchos países ya han establecido 2050 como fecha límite en que su balance de emisiones de gases de efecto invernadero debe ser nulo.[60]​ Para ello toda la tecnología que actualmente genera emisiones y para la que exista una alternativa sin emisiones deberá ser sustituida. Las pocas emisiones restantes se compensarán. [61]​

Capturar con energías renovables el CO2 del aire o del agua marina para sintetizar combustibles que luego se quemarían en vehículos crearía un ciclo cerrado de carbono.[5]​ A suficiente escala, esta captura eliminaría enteramente la necesidad de combustibles fósiles, suponiendo que se dispusiera de bastante energía renovable. Por otra parte, utilizar hidrocarburos sintéticos para producir materiales como plásticos podría resultar en una reducción permanente del CO2 atmosférico.[21]​

Tecnologías

Combustibles tradicionales, metanol o etanol

Algunas autoridades han recomendado producir metanol en vez de combustibles de transporte tradicionales (gasolina y diésel). El metanol es líquido a temperaturas normales y tóxico si se ingiere. Tiene un índice de octano mayor que la gasolina, pero menor densidad de energía, y puede mezclarse con algunos combustibles (por ejemplo, la propia gasolina) o utilizarse puro. En ambos casos el motor tiene que estar diseñado para admitir ese combustible; alimentar con metanol un motor diseñado para gasolina lo estropeará.

También puede utilizarse metanol en la producción de hidrocarburos más complejos y de polímeros. Células de combustible de metanol directas han sido desarrolladas por el Laboratorio de Propulsión a Reacción de California para convertir metanol y oxígeno en electricidad.[37]​ Es posible convertir metanol en gasolina, queroseno u otros hidrocarburos, pero eso requiere energía adicional e instalaciones de producción más complejas.[21]​ El metanol es ligeramente más corrosivo que los combustibles tradicionales, por lo que utilizarlo en un automóvil de gasolina adaptable requiere modificaciones del orden de 100 $.[5]​

En 2016 se desarrolló un método que utiliza nitrógeno, espículas de carbono y nanopartículas de cobre para convertir el dióxido de carbono en etanol, de propiedades parecidas al metanol.[62]​

Microalgas

Las microalgas son una fuente potencial de combustibles neutros en carbono, pero los esfuerzos para aprovechar dicho potencial no han dado fruto por el momento. Son organismos unicelulares acuáticos que viven en un grupo grande y diverso y que no tienen estructuras celulares complejas, al revés que las plantas pluricelulares. Sin embargo siguen siendo foto-autótrofos, capaces de utilizar la energía solar para convertir unas sustancias en otras a través de la fotosíntesis. Se encuentran típicamente en sistemas de agua dulce y salada, y se han hallado aproximadamente 50 000 especies.[63]​

Se ha pronosticado (pero aún está por ver) que las microalgas serán un buen sustituto del petróleo para las necesidades de combustible en la era del calentamiento mundial. Las microalgas convierten el CO2 en biomasa a mayor velocidad[64]​ que los cultivos terrestres de biocombustibles, y además no compiten por las tierras de cultivo, pero es más complicado cosecharlas.

Por ello el interés en cultivar microalgas ha aumentado en los últimos años. Se ven como potencial materia prima para la producción de biocombustibles por su capacidad de producir polisacáridos y triglicéridos (azúcares y grasas), los cuales son precursores del bioetanol y el biodiésel.[65]​ Las microalgas también pueden utilizarse para alimentar al ganado debido a sus proteínas. Más aún, algunas especies de microalgas producen compuestos valiosos como pigmentos o medicamentos.[64]​ En 2020 una empresa productora de microalgas, que aprovecha parte del CO2 emitido por una central de ciclo combinado, está duplicando anualmente el volumen de negocio, pero no produciendo biocombustibles, como tenía planeado inicialmente (esa línea de negocio no ha sido exitosa), sino fertilizantes.[14]​

Producción

 
Estanque de flujo continuo

Las dos maneras principales de cultivar microalgas son los estanques de flujo continuo y los fotobiorreactores. Estos estanques constan de un canal en bucle ovalado con una rueda de paletas para que circule agua e impedir la sedimentación. El canal está abierto al aire y su profundidad oscila entre 0,25 y 0,4 m (0,82–1,31 pies).[65]​ Es necesario que el canal sea superficial porque el autosombreado (las algas de las capas superiores quitan luz a las de las inferiores) y la absorción de la luz por el agua pueden limitar la penetración de la luz solar (de la que se nutren las algas) en el medio de cultivo.

Un fotobiorreactor está constituido por un conjunto de tubos transparentes cerrados, con un depósito central que impulsa el líquido. Es más fácil de gestionar que un estanque de flujo continuo, pero sus costes de producción globales son superiores.[66]​ 

Las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) de la producción de combustibles con microalgas pueden compararse con las emisiones de la producción de biocombustibles convencionales. Las emisiones de la producción de combustibles con microalgas en fotobiorreactores podrían superar las emisiones del diésel fósil convencional, con lo cual esta forma de producción no tendría sentido si lo que se quiere es reducir las emisiones. La ineficiencia se debe a la cantidad de electricidad utilizada para bombear el medio de cultivo por todo el sistema. Utilizar subproductos del cultivo o energías renovables para generar la electricidad son estrategias que pueden mejorar el balance total de emisiones. También debe tenerse en cuenta el impacto ambiental de la gestión del agua y los nutrientes de las algas. Pero, en general, los estanques de flujo continuo arrojan un balance de emisiones mejor que el de los fotobiorreactores.[14]​

Economía

Los costes de producción de biocombustibles mediante cultivo de microalgas en estanques de flujo continuo están dominados por los costes de operación, que comprenden mano de obra, materias primas, agua y electricidad. En estos estanques, durante el proceso de cultivo, la electricidad supone la mayor parte (del 22 al 79 %) de las necesidades energéticas totales.[65]​ Se usa para mantener en circulación el cultivo de microalgas. En cambio, si se utilizan fotobiorreactores, el coste de capital es lo que domina. Utilizar fotobiorreactores supone unos costes de construcción altos, pero unos costes de operación menores que los estanques.[14]​

La producción de biocombustibles con microalgas costaba en 2011 mucho más dinero (alrededor de 3,1 $/litro u 11,57 $/galón),[67]​ que producir combustibles con petróleo (0,48 $/litro o 1,820 $/galón en octubre de 2018[68]​ según el dato proporcionado por la Comisión de Energía de California. Esta proporción de precio lleva a muchos a escoger combustibles fósiles por razones económicas, incluso si esto provoca un aumento de las emisiones de dióxido de carbono y otros gases de efecto invernadero.

Impacto ambiental

Se conocen varios impactos medioambientales derivados del cultivo de microalgas:

Agua

En la zona donde se realiza el cultivo puede producirse una mayor demanda de agua dulce, porque las microalgas son organismos acuáticos. El agua dulce se emplea para compensar la evaporación en los estanques de flujo continuo. También se utiliza para refrigeración. Recircular el agua podría reducir la necesidad de este líquido, pero supone un mayor riesgo de infección de las microalgas o inhibición de su crecimiento por bacterias, hongos o virus. Estos inhibidores se encuentran en mayores concentraciones en las aguas recicladas, junto con inhibidores no patogénicos como sustancias químicas orgánicas e inorgánicas o metabolitos resultantes de la muerte natural de algunas de las microalgas que se cultivan.

Toxicidad de las algas

Muchas especies de microalgas pueden producir toxinas (desde amoníaco hasta polisacáridos y polipéptidos fisiológicamente activos) en algún punto de su ciclo de vida. Estas toxinas pueden ser productos importantes y valiosos por sus aplicaciones en biomedicina, toxicología e investigación química. Sin embargo también pueden producir efectos negativos. Estas toxinas pueden ser agudas (se liberan en una cantidad significativa en un momento determinado) o crónicas (se liberan en pequeñas concentraciones a lo largo de toda la vida del alga). Un ejemplo de toxina aguda es la intoxicación paralizante por marisco,[69]​ que puede causar la muerte de la persona que ingiera el marisco contaminado. Un ejemplo de toxina crónica son los lentos cambios ulcerativos y carcinogénicos en los tejidos causados por los carragenanos tóxicos que producen las mareas rojas. Dada la alta variabilidad de las toxinas producidas por las microalgas, en un estanque donde se cultivan no siempre es posible pronosticar la presencia o ausencia de toxinas. Todo depende del entorno y las condiciones del ecosistema.[66]​

Diésel de agua y dióxido de carbono

Audi ha codesarrollado el E-diésel, un combustible neutro en carbono con un alto índice de cetano. También está trabajando en la E-gasolina, fabricada mediante un proceso similar.[70]​

Producción

Se electroliza agua a alta temperatura para producir hidrógeno y oxígeno gaseosos. La energía necesaria se extrae de fuentes renovables, como el viento. Entonces se hace reaccionar el hidrógeno con dióxido de carbono comprimido capturado directamente del aire. La reacción produce el llamado "crudo azul" (en realidad es un líquido transparente; se llama así para contrastar su diferencia con el petróleo, que es negro o marrón muy oscuro), compuesto de hidrocarburos. El crudo azul se refina entonces para producir E-diésel de alta eficacia.[71]​[72]​ Sin embargo este método es todavía discutible, porque con la capacidad de producción actual solo se pueden fabricar 3 000 litros en unos cuantos meses, el 0,0002 % de la producción diaria de combustible en los EE. UU.[73]​ Además, la viabilidad termodinámica y económica de esta tecnología ha sido cuestionada. Un artículo sugiere que esta tecnología no crea una alternativa a los combustibles fósiles, sino que simplemente convierte energía renovable en combustible líquido. El artículo también afirma que para conseguir un litro de E-diésel se necesita 18 veces más energía que para obtener un litro de diésel fósil convencional.[74]​

Historia

La investigación de combustibles neutros en carbono lleva décadas en marcha. Un informe de 1965 sugirió sintetizar metanol a partir del dióxido de carbono del aire y energía nuclear para crear así una instalación móvil de aprovisionamiento de carburante.[75]​ La producción de combustible sintético a bordo de naves propulsadas con energía nuclear se estudió en 1977 y 1995.[76]​[77]​ Un informe de 1984 estudió la captura de dióxido de carbono de centrales térmicas y su conversión en combustible.[78]​ Un informe de 1995 comparaba la conversión de flotas de vehículos para que pudieran utilizar metanol neutro en carbono con la más complicada síntesis de gasolina, pero que no requeriría ninguna adaptación de los vehículos.[79]​

Véase también

Referencias

  1. Air Fuel Synthesis shows petrol from air has future
  3. Leighty and Holbrook (2012) Proceedings of the ASME 2012 International Mechanical Engineering Congress & Exposition November 9–15, 2012, Houston, Texas
  4. ↑ Monforte, Carmen (15 de junio de 2020). «Repsol se alía con Aramco y el EVE para producir combustibles sintéticos». Cinco Días (12.266) (España). p. 10. Consultado el 16 de junio de 2020. 
  5. ↑ Zeman, Frank S.; Keith, David W. (2008). . Philosophical Transactions of the Royal Society A 366 (1882): 3901-18. Bibcode:2008RSPTA.366.3901Z. PMID 18757281. doi:10.1098/rsta.2008.0143. Archivado desde el original el 25 de mayo de 2013. Consultado el 7 de septiembre de 2012. 
  6. Wang, Wei; Wang, Shengping; Ma, Xinbin; Gong, Jinlong (2011). «Recent advances in catalytic hydrogenation of carbon dioxide». Chemical Society Reviews 40 (7): 3703-27. PMID 21505692. doi:10.1039/C1CS15008A.  (Review.)
  7. ↑ MacDowell, Niall (2010). «An overview of CO2 capture technologies». Energy and Environmental Science 3 (11): 1645-69. doi:10.1039/C004106H.  (Review.)
  8. ↑ Eisaman, Matthew D. (2012). «CO2 extraction from seawater using bipolar membrane electrodialysis». Energy and Environmental Science 5 (6): 7346-52. doi:10.1039/C2EE03393C. Consultado el 6 de julio de 2013. 
  9. Biomass and the Environment – Basics
  10. ↑ David G.Artés (6 de octubre de 2011). «Biocombustibles: ¿problema o solución para el transporte?». 
  11. Graves, Christopher; Ebbesen, Sune D.; Mogensen, Mogens; Lackner, Klaus S. (2011). «Sustainable hydrocarbon fuels by recycling CO2 and H2O with renewable or nuclear energy». Renewable and Sustainable Energy Reviews 15 (1): 1-23. doi:10.1016/j.rser.2010.07.014.  (Review.)
  12. Conference on Carbon Dioxide as Feedstock for Chemistry and Polymers (Essen, Germany, October 10–11, 2012; post-conference program el 15 de mayo de 2019 en Wayback Machine.)
  13. ↑ Patiño, Miguel Ángel (16 de junio de 2020). «Así es la generación 4G de gasolinas». Expansión (10.295) (España). p. 11. Consultado el 16 de junio de 2020. 
  14. ↑ Díaz, Tomás (25 de mayo de 2020). «AlgaEnergy alcanza el millón de clientes en unos 20 países». El Economista (España). Consultado el 25 de mayo de 2020. 
  15. ↑ Goeppert, Alain; Czaun, Miklos; Prakash, G.K. Surya; Olah, George A. (2012). «Air as the renewable carbon source of the future: an overview of CO2 capture from the atmosphere». Energy and Environmental Science 5 (7): 7833-53. doi:10.1039/C2EE21586A.  (Review.)
  16. ↑ House, K.Z.; Baclig, A.C.; Ranjan, M.; van Nierop, E.A.; Wilcox, J.; Herzog, H.J. (2011). «Economic and energetic analysis of capturing CO2 from ambient air». Proceedings of the National Academy of Sciences 108 (51): 20428-33. PMC 3251141. PMID 22143760. doi:10.1073/pnas.1012253108. Consultado el 7 de septiembre de 2012.  (Review.)
  17. ↑ Lackner, Klaus S. (2012). «The urgency of the development of CO2 capture from ambient air». Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 109 (33): 13156-62. Bibcode:2012PNAS..10913156L. PMC 3421162. PMID 22843674. doi:10.1073/pnas.1108765109. 
  18. Kothandaraman, Jotheeswari; Goeppert, Alain; Czaun, Miklos; Olah, George A.; Prakash, G. K. Surya (27 de enero de 2016). «Conversion of CO2 from Air into Methanol Using a Polyamine and a Homogeneous Ruthenium Catalyst». Journal of the American Chemical Society 138 (3): 778-781. ISSN 0002-7863. PMID 26713663. doi:10.1021/jacs.5b12354. 
  19. ↑ Planelles, Manuel (1 de febrero de 2018). «La captura del CO2 no será la solución al cambio climático». El País. Consultado el 15 de febrero de 2018. 
  20. «Gas renovable, clave para llegar a la economía climática neutra». EL INDEPENDIENTE (España). 5 de septiembre de 2019. Consultado el 6 de febrero de 2020. 
  21. ↑ Pearson, R.J.; Eisaman, M.D. (2012). . Proceedings of the IEEE 100 (2): 440-60. doi:10.1109/JPROC.2011.2168369. Archivado desde el original el 8 de mayo de 2013. Consultado el 7 de septiembre de 2012.  (Review.)
  22. Pennline, Henry W. (2010). «Separation of CO2 from flue gas using electrochemical cells». Fuel 89 (6): 1307-14. doi:10.1016/j.fuel.2009.11.036. 
  23. Graves, Christopher; Ebbesen, Sune D.; Mogensen, Mogens (2011). «Co-electrolysis of CO2 and H2O in solid oxide cells: Performance and durability». Solid State Ionics 192 (1): 398-403. doi:10.1016/j.ssi.2010.06.014. 
  24. forestry projects: permanence, credit accounting and lifetime
  25. «Alemania proyecta la primera gran planta de producción de hidrógeno». 27 de febrero de 2019. 
  26. «¿Serán los combustibles sintéticos la solución del futuro?». ABC (España). 30 de agosto de 2017. Consultado el 6 de febrero de 2020. 
  27. Fraunhofer-Gesellschaft (5 de mayo de 2010). «Storing green electricity as natural gas». fraunhofer.de. Consultado el 9 de septiembre de 2012. 
  28. James Temple (7 de mayo de 2019). «Captura de carbono: de ciencia marginal a bum de negocio». MIT Technology Review. 
  29. «Carbon-negative biofuels; 6:The role of carbon credits». Energy Policy 36 (3): 940-945. March 2008. doi:10.1016/j.enpol.2007.11.029. 
  30. Pearson, Richard; Eisaman (2011). . Proceedings of the IEEE 100 (2): 440-460. doi:10.1109/jproc.2011.2168369. Archivado desde el original el 8 de mayo de 2013. Consultado el 18 de octubre de 2012. 
  31. «COSTO DE TECNOLOGÍAS PARA ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA». 
  32. Kleiner, kurt (17 de enero de 2009). «Carbon Neutral Fuel; a new approach». The Globe and Mail: F4. Consultado el 23 de octubre de 2012. 
  33. ↑ «Integration of Power to Gas/Power to Liquids into the ongoing transformation process». June 2016. Consultado el 10 de agosto de 2017. 
  34. Javier Costas (7 de mayo de 2016). «Hidrógeno contra eléctrico, ¿quién es más eficiente?». Motor. 
  35. «Extracting energy from air - is this the future of fuel?» (en inglés). Consultado el 21 de octubre de 2020. 
  36. . Archivado desde el original el 9 de mayo de 2019. Consultado el 6 de febrero de 2020. 
  37. ↑ Olah, George; Alain Geoppert; G. K. Surya Prakash (2009). «Chemical recycling of Carbon Dioxide to Methanol and Dimethyl Ether: From Greenhouse Gas to Renewable, Environmentally Carbon Neutral Fuels and Synthetic Hydrocarbons». Journal of Organic Chemistry 74 (2): 487-98. PMID 19063591. doi:10.1021/jo801260f. 
  38. name="Pennline2010">Pennline, Henry W. (2010). «Separation of CO2 from flue gas using electrochemical cells». Fuel 89 (6): 1307-14. doi:10.1016/j.fuel.2009.11.036. 
  39. Musadi, M.R.; Martin, P.; Garforth, A.; Mann, R. (2011). «Carbon neutral gasoline re-synthesised from on-board sequestrated CO2». Chemical Engineering Transactions 24: 1525-30. doi:10.3303/CET1124255. 
  40. Keith, David W.; Holmes, Geoffrey; St. Angelo, David; Heidel, Kenton (2018). «A Process for Capturing CO2 from the Atmosphere». Joule 2 (8): 1573-1594. doi:10.1016/j.joule.2018.05.006. 
  41. Electricity Price el 16 de enero de 2019 en Wayback Machine. NewFuelist.com (compare to off-peak wind power price graph.) Retrieved September 7, 2012.
  42. . 4th International Conference on Energy Sustainability, May 17–22, 2010. 2010. 
  43. Tozer, Jessica L. (11 de abril de 2014). «Energy Independence: Creating Fuel from Seawater». Armed with Science. U.S. Department of Defense. 
  44. Koren, Marina (13 de diciembre de 2013). «Guess What Could Fuel the Battleships of the Future?». National Journal. 
  45. Tucker, Patrick (10 de abril de 2014). «The Navy Just Turned Seawater Into Jet Fuel». Defense One. 
  46. Ernst, Douglas (10 de abril de 2014). «U.S. Navy to turn seawater into jet fuel». The Washington Times. 
  47. Parry, Daniel (7 de abril de 2014). . Archivado desde el original el 22 de agosto de 2017. Consultado el 6 de febrero de 2020. 
  48. Putic, George (21 de mayo de 2014). «US Navy Lab Turns Seawater Into Fuel». VOA News. 
  49. Center for Solar Energy and Hydrogen Research Baden-Württemberg (2011). . zsw-bw.de (en alemán). Archivado desde el original el 16 de febrero de 2013. Consultado el 9 de septiembre de 2012. 
  50. Center for Solar Energy and Hydrogen Research (24 de julio de 2012). . zsw-bw.de (en alemán). Archivado desde el original el 27 de septiembre de 2013. Consultado el 9 de septiembre de 2012. 
  51. "George Olah CO2 to Renewable Methanol Plant, Reykjanes, Iceland" (Chemicals-Technology.com)
  52. Okulski, Travis (26 de junio de 2012). «Audi's Carbon Neutral E-Gas Is Real And They're Actually Making It». Jalopnik (Gawker Media). Consultado el 29 de julio de 2013. 
  53. Rousseau, Steve (25 de junio de 2013). «Audi's New E-Gas Plant Will Make Carbon-Neutral Fuel». Popular Mechanics. Consultado el 29 de julio de 2013. 
  54. Doty Windfuels
  55. CoolPlanet Energy Systems
  56. Air Fuel Synthesis, Ltd.
  57. Kiverdi, Inc. (5 de septiembre de 2012). «Kiverdi Receives Energy Commission Funding for Its Pioneering Carbon Conversion Platform» (press release). Consultado el 12 de septiembre de 2012. 
  58. Raso, Concha (30 de enero de 2020). «El hidrógeno reclama un plan para fomentar su desarrollo». El Economista (España). Consultado el 10 de febrero de 2020. 
  59. Esteller, Rubén (28 de septiembre de 2019). «Endesa cierra el carbón e invertirá más de 12.000 millones en renovables». El Economista (España). Consultado el 7 de febrero de 2020. 
  60. EFE (11 de diciembre de 2019). «Los líderes de la UE fijarán el 2050 fecha límite para neutralidad climática». La Vanguardia (Barcelona, España). Consultado el 7 de febrero de 2020. 
  61. «UNIÓN EUROPEA: OBJETIVO 'CERO EMISIONES' EN 2050». 
  62. Johnston, Ian (19 de octubre de 2016). «Scientists accidentally turn pollution into renewable energy». The Independent. Archivado desde el original el 19 de octubre de 2016. Consultado el 19 de octubre de 2016. 
  63. Adenle, Ademola A.; Haslam, Gareth E.; Lee, Lisa (1 de octubre de 2013). «Global assessment of research and development for algae biofuel production and its potential role for sustainable development in developing countries». Energy Policy (en inglés) 61: 182-195. ISSN 0301-4215. doi:10.1016/j.enpol.2013.05.088. 
  64. ↑ Soto, Elena (24 de febrero de 2009). «Microalgas que capturan el dióxido de carbono y lo convierten en biodiésel». El Mundo (España). Consultado el 7 de febrero de 2020. 
  65. ↑ Slade, Raphael; Bauen, Ausilio (1 de junio de 2013). «Micro-algae cultivation for biofuels: Cost, energy balance, environmental impacts and future prospects». Biomass and Bioenergy (en inglés) 53: 29-38. ISSN 0961-9534. doi:10.1016/j.biombioe.2012.12.019. 
  66. ↑ García Cubero, Rafael (2014). «Introducción». PRODUCCIÓN DE BIOMASA DE MICROALGAS RICA EN CARBOHIDRATOS ACOPLADA A LA ELIMINACIÓN FOTOSINTÉTICA DE CO2. Sevilla, España. p. 45. Consultado el 7 de febrero de 2020. 
  67. Sun, Amy; Davis, Ryan; Starbuck, Meghan; Ben-Amotz, Ami; Pate, Ron; Pienkos, Philip T. (1 de agosto de 2011). «Comparative cost analysis of algal oil production for biofuels». Energy (en inglés) 36 (8): 5169-5179. ISSN 0360-5442. doi:10.1016/j.energy.2011.06.020. 
  68. Commission, California Energy. «Estimated 2018 Gasoline Price Breakdown & Margins Details». www.energy.ca.gov (en inglés). Consultado el 30 de noviembre de 2018. 
  69. Consuelo Ibáñez Martí (12 de noviembre de 2007). «Intoxicación Paralizante por mariscos: (PSP) Paralytic Shellfish Poisoning por Saxitoxina». 
  70. Audi advances e-fuels technology: new “e-benzin” fuel being tested
  71. «How to Make Diesel Fuel from Water and Air - Off Grid World» (en inglés estadounidense). 25 de mayo de 2015. Consultado el 30 de noviembre de 2018. 
  72. MacDonald, Fiona. «Audi Has Successfully Made Diesel Fuel From Carbon Dioxide And Water» (en inglés británico). Consultado el 30 de noviembre de 2018. 
  73. «Reality check: Audi making e-diesel from air and water won't change the car industry». Alphr (en inglés). Consultado el 7 de diciembre de 2018. 
  74. Mearns, Euan (12 de mayo de 2015). «The Thermodynamic and Economic Realities of Audi's E Diesel». Energy Matters (en inglés estadounidense). Consultado el 7 de diciembre de 2018. 
  75. Beller, M.; Steinberg, M. (noviembre de 1965). Liquid fuel synthesis using nuclear power in a mobile energy depot system. Upton, Nueva York: Brookhaven National Laboratory, under contract with the U.S. Atomic Energy Commission. Consultado el 7 de septiembre de 2012. 
  76. Bushore, U.S. Navy Lieutenant Robin Paul (mayo de 1977). Synthetic Fuel Generation Capabilities of Nuclear Power Plants with Applications to Naval Ship Technology (Tesis). Cambridge, Massachusetts: Department of Ocean Engineering, Massachusetts Institute of Technology. Consultado el 7 de septiembre de 2012. 
  77. Terry, U.S. Navy Lieutenant Kevin B. (junio de 1995). Synthetic Fuels for Naval Applications Produced Using Shipboard Nuclear Power (Tesis). Cambridge, Massachusetts: Department of Nuclear Engineering, Massachusetts Institute of Technology. Consultado el 7 de septiembre de 2012. 
  78. Steinberg, M. (1984). A Systems Study for the Removal, Recovery and Disposal of Carbon Dioxide from Fossil Power Plants in the U.S.. Washington, D.C.: U.S. Department of Energy, Office of Energy Research, Carbon Dioxide Research Division. Consultado el 8 de septiembre de 2012. 
  79. Steinberg, Meyer (agosto de 1995). The Carnol Process for CO2 Mitigation from Power Plants and the Transportation Sector. Upton, New York: Department of Advanced Technology, Brookhaven National Laboratory. Consultado el 7 de septiembre de 2012. 

Lectura adicional

  • McDonald, Thomas M.; Lee, Woo Ram; Mason, Jarad A.; Wiers, Brian M.; Hong, Chang Seop; Long, Jeffrey R. (2012). «Capture of Carbon Dioxide from Air and Flue Gas in the Alkylamine-Appended Metal–Organic Framework mmen-Mg2(dobpdc)». Journal of the American Chemical Society 134 (16): 7056-65. PMID 22475173. doi:10.1021/ja300034j.  — en septiembre de 2012 tiene 10 artículos que lo citan, muchos de los cuales hablan de la eficiencia y el coste de la captura de dióxido de carbono, del aire o de los gases de combustión.
  • Kulkarni, Ambarish R.; Sholl, David S. (2012). «Analysis of Equilibrium-Based TSA Processes for Direct Capture of CO2 from Air». Industrial and Engineering Chemistry Research 51 (25): 8631-45. doi:10.1021/ie300691c.  — afirma que puede extraer CO2 del aire con un coste de solo 100 $/tonelada, sin contar los gastos de capital.
  • Holligan, Anna (1 de octubre de 2019). «Jet fuel from thin air: Aviation's hope or hype?». BBC News. Consultado el 24 de octubre de 2019. 

Enlaces externos

  • Doty Windfuels (Columbia, Carolina del Sur)
  • Sistemas de Energía CoolPlanet (Camarillo, California)
  • Modelo de coste para la producción de combustible sintético en la marina estadounidense a partir de energía nuclear y agua de mar John Morgan (enero de 2013)
  • Entrevista con Kathy Lewis, del Laboratorio de Investigación Naval de Estados Unidos
  •   Datos: Q62278820

Enero 27, 2022
combustible, neutro, carbono, combustible, neutro, carbono, también, llamado, combustible, ecológico, combustible, cero, emisiones, ecocombustible, combustible, renovable, combustible, debido, manera, obtenido, resulta, emisiones, nulas, gases, efecto, inverna. Un combustible neutro en carbono tambien llamado combustible ecologico combustible de cero emisiones ecocombustible o combustible renovable es un combustible que debido a la manera en que se ha obtenido resulta en emisiones nulas de gases de efecto invernadero cuando se utiliza O dicho de otra forma que tiene huella de carbono cero Un tipo de combustible neutro en carbono es el combustible sintetico como metano gasolina 1 2 3 diesel queroseno o amoniaco producido con energia renovable o nuclear Electrolisis del agua primer paso en la produccion de varios combustibles neutros en carbono Indice 1 Tipos principales 2 Utilizacion de la energia 3 Biocombustibles y neutralidad de carbono 4 Requisitos para que los combustibles neutros en carbono sean eficaces contra el calentamiento mundial 5 Produccion 6 Fuentes de dioxido carbono para reciclarlo en combustibles neutros 7 Costes de las energias renovables y nuclear 8 Proyectos de demostracion y desarrollo comercial 9 Mitigacion del efecto invernadero 10 Tecnologias 10 1 Combustibles tradicionales metanol o etanol 10 2 Microalgas 10 2 1 Produccion 10 2 2 Economia 10 2 3 Impacto ambiental 10 2 3 1 Agua 10 2 3 2 Toxicidad de las algas 10 3 Diesel de agua y dioxido de carbono 10 3 1 Produccion 11 Historia 12 Vease tambien 13 Referencias 14 Lectura adicional 15 Enlaces externosTipos principales EditarHay dos tipos de combustibles neutros en carbono los que no llevan carbono C como el hidrogeno H2 o el amoniaco NH3 y los que si lo llevan como el metano CH4 o el etanol C2H6O Los del segundo tipo solo son neutros en carbono si al producirlos el carbono que llevan se extrae del dioxido de carbono CO2 directamente capturado del aire direct air capture DAC por sus siglas en ingles del CO2 de los gases de combustion de una central termoelectrica de ciclo convencional de los gases de escape de una refineria de petroleo 4 o del acido carbonico H2CO3 del agua de mar Utilizacion de la energia EditarEn los combustibles del primer tipo la energia se emplea para electrolizar el agua H2O en hidrogeno H2 y oxigeno O2 y en el caso del amoniaco para combinar ese hidrogeno con el nitrogeno N2 del aire En los combustibles del segundo tipo la energia se emplea ademas para extraer el carbono de las fuentes citadas para hidrogenarlo y para el conjunto de reacciones quimicas que dan como resultado el combustible pues en balance total estas reacciones son endotermicas es decir absorben energia Las fuentes de energia renovable pueden ser turbinas eolicas paneles solares o centrales hidroelectricas 5 6 7 8 Biocombustibles y neutralidad de carbono EditarCuando surgieron los biocarburantes tambien llamados biocombustibles se los considero un tipo de energia renovable 9 pero posteriormente se ha visto que no es asi 10 En principio son neutros en carbono porque el dioxido de carbono que se emite al quemarlos ha sido previamente retirado de la atmosfera al crecer la planta de la que se extrae el biocombustible 11 12 Sin embargo para calcular estrictamente las emisiones netas de un biocombustible tambien hay que tener en cuenta las que se producen al cultivar esa planta y procesarla hasta obtener el producto final 10 Los combustibles neutros en carbono fabricados combinando hidrogeno obtenido mediante electrolisis con dioxido de carbono que se resta al medio se denominan tambien generacion 4G de gasolinas 13 aunque tecnicamente no sean todos gasolinas La 1G eran los biocarburantes pero desviaban terrenos para cultivos alimenticios y hacian aumentar los precios 13 o depredaban el medio ambiente aceite de palma La 2G utilizaba restos forestales pero no llego a ser rentable La 3G utilizaba las algas como fuente de materia organica pero tampoco ha conseguido despegar 13 aunque para usos distintos el cultivo de algas si ha logrado ser rentable 14 Requisitos para que los combustibles neutros en carbono sean eficaces contra el calentamiento mundial EditarSi los combustibles neutros en carbono sustituyeran a los combustibles fosiles o si se produjeran a partir de dioxido de carbono residual o acido carbonico en el agua de mar y se utilizaran con captura de carbono en la chimenea o el tubo de escape entonces resultarian en emisiones negativas de dioxido de carbono y en extraccion neta de dioxido de carbono de la atmosfera Constituirian asi una forma de mitigacion del cambio climatico 15 16 17 18 Pero en 2020 sigue sin ser viable la captura y almacenamiento de dioxido de carbono de un vehiculo de combustible y tampoco se ve la captura y almacenamiento de carbono como la solucion al calentamiento mundial 19 Si que seria viable en cambio por ejemplo fabricar con energia renovable metano sintetico quemarlo en una central de ciclo combinado y capturar y almacenar los gases producidos En funcionamiento continuo resultaria ineficiente respecto a aprovechar directamente la energia renovable Pero si se emplea la energia renovable cuando la hay eolica cuando sopla viento por ejemplo para fabricar combustible sintetico y almacenarlo se puede luego utilizar ese combustible cuando la energia renovable no esta disponible cuando no sopla viento siguiendo con el ejemplo 20 Tal esquema de energia a combustible y combustibles negativos en carbono puede realizarse por la electrolisis del agua para producir hidrogeno A traves de la reaccion de Sabatier puede obtenerse metano el cual se puede almacenar tambien es posible almacenar el hidrogeno directamente pero puede resultar mas costoso para utilizarlo posteriormente en centrales electricas en la forma de gas natural sintetico de propiedades analogas al extraido de yacimientos transportarlo por tuberia camion cisterna o buque metanero o emplearse en procesos de conversion del gas natural en combustibles liquidos como el proceso Fischer Tropsch y asi conseguir combustibles de propiedades analogas a las de los convencionales para transporte o calefaccion 21 22 23 Otro proceso para obtener combustibles sinteticos es el Pott Broche licuefaccion directa del carbon pero no es neutro en emisiones sino que las aumenta Lo mismo que los biocombustibles habituales los combustibles sinteticos solo son negativos en carbono es decir solo reducen la cantidad de gases de efecto invernadero en la atmosfera mientras no se utilicen Pero claro no se van a fabricar para no utilizarlos Cuando se queman el carbono que contienen es emitido nuevamente a la atmosfera en forma de dioxido de carbono anulando el beneficio medioambiental De esta forma el tiempo entre la produccion del combustible y su combustion el tiempo que el dioxido de carbono permanece almacenado y no en la atmosfera elevando la temperatura del planeta puede ser bastante corto mucho mas corto que los 100 anos de almacenamiento establecidos por el Protocolo de Kioto para proyectos de forestacion o reforestacion Incluso mas corto que el del almacenamiento de carbono subterraneo 24 Los combustibles neutros en carbono se utilizan en Alemania e Islandia para almacenamiento distribuido de energia renovable minimizando los problemas de intermitencia de las energias solar o eolica y permitiendo la transmision en forma de gas natural de esas energias a traves de los gasoductos existentes 25 Estos combustibles renovables podrian aliviar los costes y la dependencia que ocasionan los combustibles fosiles importados sin requerir ni la electrificacion de la flota de vehiculos ni su adaptacion para funcionar con hidrogeno u otros combustibles 21 Aunque para ello es necesario construir todas las plantas todavia caras 26 de fabricacion de estos combustibles sinteticos que proporcionen los millones de litros de combustibles fosiles que actualmente se consumen No esta claro si esto sera mas barato que electrificar el parque de vehiculos Una planta de 250 kW de metano sintetico ha sido construida en Alemania y esta siendo escalada hasta 10 MW 27 Diversas tecnologias de captura directa del dioxido de carbono y conversion en combustibles estan avanzando rapidamente y reduciendo sus costes 28 Los bonos de carbono tambien podrian desempenar una funcion importante para los combustibles negativos en carbono financiandolos si realmente llegan a ponerse en practica 29 Produccion EditarUna parte de los combustibles neutros en carbono son hidrocarburos sinteticos Pueden producirse con reacciones quimicas entre dioxido de carbono capturado de las chimeneas de centrales termicas o directamente del aire e hidrogeno el cual se produce por electrolisis del agua utilizando energia renovable Estos combustibles a veces denominados electrofueles o electrocombustibles almacenan la energia que se utilizo para producir el hidrogeno 30 Tambien es posible recuperar esta energia combinando directamente el hidrogeno con oxigeno en una pila de combustible Asimismo puede utilizarse carbon mineral como la fuente del carbono que se combina con el hidrogeno pero este proceso no seria neutro en carbono El almacenaje de energia renovable en combustibles de cero emisiones es solo una forma de almacenamiento de energia Existen muchas otras con diversos costes de instalacion costes de funcionamiento rendimiento porcentaje de la energia almacenada que permiten recuperar peligrosidad capacidad megavatios hora que pueden almacenar o potencia velocidad a la cual pueden absorber la energia que se les introduce y velocidad a la que pueden liberarla no necesariamente iguales 31 por citar solo algunos parametros que ademas cambian con el tiempo por el avance tecnologico Debido a ello la solucion de almacenamiento energetico optima para una empresa una region o un pais puede no ser una sola tecnologia sino una combinacion estudiada de varias Teoricamente el dioxido de carbono puede ser capturado y enterrado haciendo a los combustibles fosiles neutros en carbono aunque no renovables Si se captura el dioxido de carbono de los gases de escape de combustibles sinteticos en teoria todo el proceso resulta en emisiones negativas En la practica la captura consume mucha energia y la estabilidad del dioxido de carbono almacenado no esta tecnologicamente resuelta 19 Tambien es posible fraccionar hidrocarburos de cadena larga para producir hidrogeno y dioxido de carbono el cual entonces podria ser almacenado mientras que el hidrogeno se utilizaria para energia o combustible Este metodo seria asimismo neutro en carbono 32 El hidrogeno es el combustible sintetico que se puede producir con mayor eficiencia energetica y con el minimo numero de pasos Luego puede ser utilizado en vehiculos de celula de combustible 33 si bien es 3 veces menos eficiente que la propulsion de vehiculos totalmente electricos mediante baterias 34 Articulo principal Combustible de hidrogeno Hay unos cuantos mas combustibles que pueden producirse a partir del hidrogeno Por ejemplo puede fabricarse acido formico CH2O2 haciendo reaccionar el hidrogeno con CO2 El acido combinado con mas CO2 puede formar isobutanol 35 El metanol puede producirse haciendo reaccionar una molecula de dioxido de carbono con 3 de hidrogeno para producir metanol y agua La energia almacenada puede recuperarse quemando el metanol en un motor de combustion lo que libera dioxido de carbono agua y calor Con una reaccion similar puede producirse metano Deben tomarse precauciones especiales para evitar que en la produccion o en el transporte hasta su destino final algo de metano escape a la atmosfera porque su potencial de calentamiento global es 21 veces superior al del CO2 Se puede utilizar mas energia para combinar metanol o metano en hidrocarburos combustibles de cadena mas larga 21 33 como el etanol 36 Articulo principal Etanol combustible Los investigadores tambien han sugerido utilizar metanol para producir eter dimetilico C2H6O Este combustible podria ser utilizado como sustituto del diesel debido a su capacidad de autoignicion a temperatura y presion altas En algunas zonas ya se esta utilizando para calefaccion y generacion de energia No es toxico pero debe almacenarse a presion 37 Todos los hidrocarburos sinteticos se producen generalmente a temperaturas de 200 300 C y presiones de 20 a 50 bar Normalmente se emplean catalizadores para mejorar la eficiencia de las diversas reacciones Tales reacciones son endotermicas en balance global y utilizan aproximadamente 3 moles de hidrogeno por mol de dioxido de carbono Tambien producen grandes cantidades de agua como subproducto 5 Fuentes de dioxido carbono para reciclarlo en combustibles neutros EditarLa fuente mas barata de dioxido de carbono para reciclarlo en combustibles neutros en carbono son los gases de combustion de una central termoelectrica de ciclo convencional donde puede obtenerse a unos 7 50 dolares norteamericanos por tonelada 7 38 Sin embargo este proceso no es neutro en carbono porque ese CO2 es de origen fosil y por tanto se traslada CO2 de la geosfera a la atmosfera Capturar los gases de escape de los automoviles tambien se ha visto en principio como barato pero requeriria extensos cambios de diseno para las nuevas unidades o grandes adaptaciones de las que ya estan en servicio 39 Otra fuente es el acido carbonico disuelto en el agua de mar como esta en equilibrio quimico con el dioxido de carbono atmosferico esto quiere decir que si se extrae una cantidad de CO2 del agua de mar la misma cantidad pasa de forma natural de la atmosfera al mar y viceversa si se emite CO2 a la atmosfera una parte se disuelve en el mar en forma de acido carbonico por lo el mar se esta acidificando a medida que aumenta el CO2 en la atmosfera se ha estudiado la extraccion de CO2 del agua marina Los investigadores han estimado que esta extraccion costaria unos 50 por tonelada 8 Eisaman Matthew D 2012 CO2 extraction from seawater using bipolar membrane electrodialysis Energy and Environmental Science 5 6 7346 52 doi 10 1039 C2EE03393C Consultado el 6 de julio de 2013 lt ref gt Tambien se esta utilizando la extraccion de CO2 de los gases de una refineria en proyectos de fabricacion de combustibles de cero emisiones 4 La captura de dioxido de carbono directamente del aire ambiental tenia en 2018 unos costes superiores entre 94 y 232 por tonelada y se consideraba poco practica para sintesis de combustible o captura y almacenamiento de carbono 40 Esta extraccion directa se ha desarrollado menos que otros metodos Las propuestas para este metodo implican utilizar una sustancia quimica caustica para reaccionar con el dioxido de carbono en el aire y producir carbonatos Estos entonces pueden ser descompuestos para liberar CO2 puro en forma de gas y regenerar la sustancia quimica caustica Este proceso requiere mas energia que otros metodos porque el dioxido de carbono se encuentra en la atmosfera en concentraciones mucho mas bajas que en otras fuentes 21 Los investigadores tambien han sugerido utilizar biomasa como fuente de dioxido de carbono para producir combustibles Anadir hidrogeno a la biomasa reduciria en el sentido quimico su carbono y daria combustibles como resultado Este metodo tiene la ventaja de utilizar materia prima vegetal para capturar el dioxido de carbono de forma barata Las plantas tambien anaden algo de energia quimica al combustible de moleculas biologicas Esto puede ser un uso mas eficaz de la biomasa que los biocombustibles convencionales porque utiliza toda la planta mientras que los biocombustibles tradicionales solo aprovechan una parte por ejemplo para fabricar etanol a partir de cana de azucar solo se emplea la savia Su desventaja principal es al igual que los biocombustibles tradicionales que los cultivos destinados a esta biomasa compiten con los destinados a alimentacion por las escasas tierras disponibles 5 Esta desventaja puede superarse si la biomasa que se hidrogena es de residuos de un cultivo alimentario Costes de las energias renovables y nuclear EditarLa energia eolica nocturna se considera la energia electrica mas barata con la que sintetizar combustibles porque el perfil de carga de la red electrica asciende bruscamente en los momentos mas calidos del dia que son los de mas luz cuando hay mas actividad pero el viento tiende a soplar ligeramente mas por la noche que durante el dia Por tanto el precio de la energia eolica nocturna es a menudo mucho menos caro que cualquier otro Los precios de la energia eolica en horas valle en areas de alta penetracion de viento de los EE UU fueron en promedio de 1 64 centavos por kilovatio hora kWh en 2009 pero solo 0 71 centavos kWh durante las 6 horas mas baratas del dia 21 Tipicamente la electricidad mayorista cuesta de 2 a 5 centavos kWh durante el dia 41 Algunas empresas de sintesis de combustible sugieren que pueden producir gasolina a menor coste que la del petroleo si el precio del barril supera los 55 42 En 2010 un equipo de quimicos dirigido por Heather Willauer de la Armada de los Estados Unidos estimo que 100 megavatios MW de electricidad pueden producir 160 metros cubicos m 41 000 galones estadounidenses de queroseno para reactores por dia y que la produccion a bordo de una nave equipada con un reactor nuclear para su propulsion costaria unos 1 600 m 6 galon Aunque este precio era aproximadamente el doble de lo que costaba en 2010 el queroseno procedente del petroleo se esperaba que fuera inferior a lo que costaria en 2015 si continuaban las tendencias del mercado en 2010 luego no fue asi y el precio del petroleo bajo Ademas como el suministro de combustible a un portaaviones y sus naves auxiliares cuesta unos 2 100 m 8 galon producir el queroseno a bordo es ya mucho menos caro Willauer afirmo que el agua de mar es la mejor opcion para una fuente de queroseno sintetico 43 44 En abril de 2014 el equipo de Willauer aun no habia conseguido fabricar combustible con el estandar requerido para los aviones militares pero en septiembre de 2013 si lograron propulsar un avion miniatura controlado por radio e impulsado por un motor de combustion interna de dos tiempos 45 46 47 Como el proceso requiere mucha electricidad si se pone en marcha seria para un portaaviones nuclear estadounidense clase Nimitz o clase Gerald R Ford 48 La marina estadounidense espera desplegar esta tecnologia en la decada 2020 2030 Proyectos de demostracion y desarrollo comercial EditarSe construyo una planta de sintesis de metano de 250 kW en el Centro para la Investigacion sobre Energia Solar e Hidrogeno ZSW por sus siglas en aleman de la Fraunhofer Gesellschaft en Baden Wurtemberg Alemania y empezo operar en 2010 Se esperaba concluir su escalado a 10 MW en otono de 2012 49 50 Desde 2011 la planta de reciclaje de dioxido de carbono George A Olah operada por Carbon Recycling International en Grindavik Islandia ha producido 2 millones de litros anuales de metanol como combustible para vehiculos aprovechando los gases de escape de la central termica de Svartsengi 51 Tiene una capacidad de 5 millones de litros anuales Audi ha construido una planta de licuefaccion de gas natural neutra en carbono en Werlte Alemania 52 Se pretende que la planta produzca combustible de transporte para compensar el gas natural licuado GNL utilizado en sus automoviles Un3 Sportback g tron Esta planta puede mantener 2 800 toneladas anuales de CO2 fuera de la atmosfera en su capacidad inicial 53 Columbia Carolina del Sur 54 Camarillo California 55 y Darlington Inglaterra 56 albergan desarrollos comerciales Un proyecto de demostracion en Berkeley California propone sintetizar tanto combustibles como grasas alimentarias a partir de gases de escape 57 Mitigacion del efecto invernadero EditarLos combustibles neutros en carbono pueden contribuir a que no aumente el efecto invernadero mayor cuanta mas cantidad de dioxido de carbono haya en la atmosfera porque pueden evitar la quema de combustibles fosiles Por ejemplo si se produce hidrogeno cuando la energia renovable es abundante 58 y cuando es escasa se quema en una turbina electrica puede evitarse recurrir a una central de gas natural fosil que aumenta la cantidad de CO2 en la atmosfera Si se capturara el CO2 que emiten las centrales termicas estas no aumentarian el CO2 en la atmosfera pero cuando se quemaran en vehiculos los combustibles sinteticos fabricados con ese CO2 capturado el CO2 en la atmosfera si que aumentaria porque no hay manera economica de capturar las emisiones de vehiculos 21 La captura de centrales si es posible pero muy cara y resulta mas rentable sustituirlas por energias renovables 59 En 2012 se evaluo que la mayoria de centrales termicas de carbon y de gas natural pueden ser viablemente equipadas con filtros scrubbers de CO2 para captura de carbono y asi reciclar los gases de escape o bien almacenar subterraneamente el CO2 16 En 2012 se esperaba no solo que este reciclaje costara menos que los impactos economicos del calentamiento mundial provocado por el efecto invernadero sino que produjera combustibles mas baratos que los fosiles debido al crecimiento de la demanda mundial de combustible y el esperado pico petrolero que se preveia aumentaran los precios del petroleo y el gas natural fungible 15 17 Pero el fuerte descenso de los precios de las energias renovables ha convertido en erronea esta evaluacion En 2019 muchos paises ya han establecido 2050 como fecha limite en que su balance de emisiones de gases de efecto invernadero debe ser nulo 60 Para ello toda la tecnologia que actualmente genera emisiones y para la que exista una alternativa sin emisiones debera ser sustituida Las pocas emisiones restantes se compensaran 61 Capturar con energias renovables el CO2 del aire o del agua marina para sintetizar combustibles que luego se quemarian en vehiculos crearia un ciclo cerrado de carbono 5 A suficiente escala esta captura eliminaria enteramente la necesidad de combustibles fosiles suponiendo que se dispusiera de bastante energia renovable Por otra parte utilizar hidrocarburos sinteticos para producir materiales como plasticos podria resultar en una reduccion permanente del CO2 atmosferico 21 Tecnologias EditarCombustibles tradicionales metanol o etanol Editar Algunas autoridades han recomendado producir metanol en vez de combustibles de transporte tradicionales gasolina y diesel El metanol es liquido a temperaturas normales y toxico si se ingiere Tiene un indice de octano mayor que la gasolina pero menor densidad de energia y puede mezclarse con algunos combustibles por ejemplo la propia gasolina o utilizarse puro En ambos casos el motor tiene que estar disenado para admitir ese combustible alimentar con metanol un motor disenado para gasolina lo estropeara Tambien puede utilizarse metanol en la produccion de hidrocarburos mas complejos y de polimeros Celulas de combustible de metanol directas han sido desarrolladas por el Laboratorio de Propulsion a Reaccion de California para convertir metanol y oxigeno en electricidad 37 Es posible convertir metanol en gasolina queroseno u otros hidrocarburos pero eso requiere energia adicional e instalaciones de produccion mas complejas 21 El metanol es ligeramente mas corrosivo que los combustibles tradicionales por lo que utilizarlo en un automovil de gasolina adaptable requiere modificaciones del orden de 100 5 En 2016 se desarrollo un metodo que utiliza nitrogeno espiculas de carbono y nanoparticulas de cobre para convertir el dioxido de carbono en etanol de propiedades parecidas al metanol 62 Microalgas Editar Las microalgas son una fuente potencial de combustibles neutros en carbono pero los esfuerzos para aprovechar dicho potencial no han dado fruto por el momento Son organismos unicelulares acuaticos que viven en un grupo grande y diverso y que no tienen estructuras celulares complejas al reves que las plantas pluricelulares Sin embargo siguen siendo foto autotrofos capaces de utilizar la energia solar para convertir unas sustancias en otras a traves de la fotosintesis Se encuentran tipicamente en sistemas de agua dulce y salada y se han hallado aproximadamente 50 000 especies 63 Se ha pronosticado pero aun esta por ver que las microalgas seran un buen sustituto del petroleo para las necesidades de combustible en la era del calentamiento mundial Las microalgas convierten el CO2 en biomasa a mayor velocidad 64 que los cultivos terrestres de biocombustibles y ademas no compiten por las tierras de cultivo pero es mas complicado cosecharlas Por ello el interes en cultivar microalgas ha aumentado en los ultimos anos Se ven como potencial materia prima para la produccion de biocombustibles por su capacidad de producir polisacaridos y trigliceridos azucares y grasas los cuales son precursores del bioetanol y el biodiesel 65 Las microalgas tambien pueden utilizarse para alimentar al ganado debido a sus proteinas Mas aun algunas especies de microalgas producen compuestos valiosos como pigmentos o medicamentos 64 En 2020 una empresa productora de microalgas que aprovecha parte del CO2 emitido por una central de ciclo combinado esta duplicando anualmente el volumen de negocio pero no produciendo biocombustibles como tenia planeado inicialmente esa linea de negocio no ha sido exitosa sino fertilizantes 14 Produccion Editar Estanque de flujo continuo Las dos maneras principales de cultivar microalgas son los estanques de flujo continuo y los fotobiorreactores Estos estanques constan de un canal en bucle ovalado con una rueda de paletas para que circule agua e impedir la sedimentacion El canal esta abierto al aire y su profundidad oscila entre 0 25 y 0 4 m 0 82 1 31 pies 65 Es necesario que el canal sea superficial porque el autosombreado las algas de las capas superiores quitan luz a las de las inferiores y la absorcion de la luz por el agua pueden limitar la penetracion de la luz solar de la que se nutren las algas en el medio de cultivo Un fotobiorreactor esta constituido por un conjunto de tubos transparentes cerrados con un deposito central que impulsa el liquido Es mas facil de gestionar que un estanque de flujo continuo pero sus costes de produccion globales son superiores 66 Las emisiones de gases de efecto invernadero GEI de la produccion de combustibles con microalgas pueden compararse con las emisiones de la produccion de biocombustibles convencionales Las emisiones de la produccion de combustibles con microalgas en fotobiorreactores podrian superar las emisiones del diesel fosil convencional con lo cual esta forma de produccion no tendria sentido si lo que se quiere es reducir las emisiones La ineficiencia se debe a la cantidad de electricidad utilizada para bombear el medio de cultivo por todo el sistema Utilizar subproductos del cultivo o energias renovables para generar la electricidad son estrategias que pueden mejorar el balance total de emisiones Tambien debe tenerse en cuenta el impacto ambiental de la gestion del agua y los nutrientes de las algas Pero en general los estanques de flujo continuo arrojan un balance de emisiones mejor que el de los fotobiorreactores 14 Economia Editar Los costes de produccion de biocombustibles mediante cultivo de microalgas en estanques de flujo continuo estan dominados por los costes de operacion que comprenden mano de obra materias primas agua y electricidad En estos estanques durante el proceso de cultivo la electricidad supone la mayor parte del 22 al 79 de las necesidades energeticas totales 65 Se usa para mantener en circulacion el cultivo de microalgas En cambio si se utilizan fotobiorreactores el coste de capital es lo que domina Utilizar fotobiorreactores supone unos costes de construccion altos pero unos costes de operacion menores que los estanques 14 La produccion de biocombustibles con microalgas costaba en 2011 mucho mas dinero alrededor de 3 1 litro u 11 57 galon 67 que producir combustibles con petroleo 0 48 litro o 1 820 galon en octubre de 2018 68 segun el dato proporcionado por la Comision de Energia de California Esta proporcion de precio lleva a muchos a escoger combustibles fosiles por razones economicas incluso si esto provoca un aumento de las emisiones de dioxido de carbono y otros gases de efecto invernadero Impacto ambiental Editar Se conocen varios impactos medioambientales derivados del cultivo de microalgas Agua Editar En la zona donde se realiza el cultivo puede producirse una mayor demanda de agua dulce porque las microalgas son organismos acuaticos El agua dulce se emplea para compensar la evaporacion en los estanques de flujo continuo Tambien se utiliza para refrigeracion Recircular el agua podria reducir la necesidad de este liquido pero supone un mayor riesgo de infeccion de las microalgas o inhibicion de su crecimiento por bacterias hongos o virus Estos inhibidores se encuentran en mayores concentraciones en las aguas recicladas junto con inhibidores no patogenicos como sustancias quimicas organicas e inorganicas o metabolitos resultantes de la muerte natural de algunas de las microalgas que se cultivan Toxicidad de las algas Editar Muchas especies de microalgas pueden producir toxinas desde amoniaco hasta polisacaridos y polipeptidos fisiologicamente activos en algun punto de su ciclo de vida Estas toxinas pueden ser productos importantes y valiosos por sus aplicaciones en biomedicina toxicologia e investigacion quimica Sin embargo tambien pueden producir efectos negativos Estas toxinas pueden ser agudas se liberan en una cantidad significativa en un momento determinado o cronicas se liberan en pequenas concentraciones a lo largo de toda la vida del alga Un ejemplo de toxina aguda es la intoxicacion paralizante por marisco 69 que puede causar la muerte de la persona que ingiera el marisco contaminado Un ejemplo de toxina cronica son los lentos cambios ulcerativos y carcinogenicos en los tejidos causados por los carragenanos toxicos que producen las mareas rojas Dada la alta variabilidad de las toxinas producidas por las microalgas en un estanque donde se cultivan no siempre es posible pronosticar la presencia o ausencia de toxinas Todo depende del entorno y las condiciones del ecosistema 66 Diesel de agua y dioxido de carbono Editar Audi ha codesarrollado el E diesel un combustible neutro en carbono con un alto indice de cetano Tambien esta trabajando en la E gasolina fabricada mediante un proceso similar 70 Produccion Editar Se electroliza agua a alta temperatura para producir hidrogeno y oxigeno gaseosos La energia necesaria se extrae de fuentes renovables como el viento Entonces se hace reaccionar el hidrogeno con dioxido de carbono comprimido capturado directamente del aire La reaccion produce el llamado crudo azul en realidad es un liquido transparente se llama asi para contrastar su diferencia con el petroleo que es negro o marron muy oscuro compuesto de hidrocarburos El crudo azul se refina entonces para producir E diesel de alta eficacia 71 72 Sin embargo este metodo es todavia discutible porque con la capacidad de produccion actual solo se pueden fabricar 3 000 litros en unos cuantos meses el 0 0002 de la produccion diaria de combustible en los EE UU 73 Ademas la viabilidad termodinamica y economica de esta tecnologia ha sido cuestionada Un articulo sugiere que esta tecnologia no crea una alternativa a los combustibles fosiles sino que simplemente convierte energia renovable en combustible liquido El articulo tambien afirma que para conseguir un litro de E diesel se necesita 18 veces mas energia que para obtener un litro de diesel fosil convencional 74 Historia EditarLa investigacion de combustibles neutros en carbono lleva decadas en marcha Un informe de 1965 sugirio sintetizar metanol a partir del dioxido de carbono del aire y energia nuclear para crear asi una instalacion movil de aprovisionamiento de carburante 75 La produccion de combustible sintetico a bordo de naves propulsadas con energia nuclear se estudio en 1977 y 1995 76 77 Un informe de 1984 estudio la captura de dioxido de carbono de centrales termicas y su conversion en combustible 78 Un informe de 1995 comparaba la conversion de flotas de vehiculos para que pudieran utilizar metanol neutro en carbono con la mas complicada sintesis de gasolina pero que no requeriria ninguna adaptacion de los vehiculos 79 Vease tambien Editar Portal Energia Contenido relacionado con Energia Portal Ecologia Contenido relacionado con Ecologia Abandono de los combustibles fosiles Biobutanol Combustible sostenible de aviacion Economia baja en carbono Energia sostenible Estandar de combustibles bajos en carbono Fotosintesis artificial Geoingenieria Movilidad sostenible Sumidero de carbono Tecnologias de hidrogenoReferencias Editar Air Fuel Synthesis shows petrol from air has future The AFS Process turning air into a sustainable fuel Leighty and Holbrook 2012 Running the World on Renewables Alternatives for Trannd Low cost Firming Storage of Stranded Renewable as Hydrogen and Ammonia Fuels via Underground Pipelines Proceedings of the ASME 2012 International Mechanical Engineering Congress amp Exposition November 9 15 2012 Houston Texas a b Monforte Carmen 15 de junio de 2020 Repsol se alia con Aramco y el EVE para producir combustibles sinteticos Cinco Dias 12 266 Espana p 10 Consultado el 16 de junio de 2020 a b c d e Zeman Frank S Keith David W 2008 Carbon neutral hydrocarbons Philosophical Transactions of the Royal Society A 366 1882 3901 18 Bibcode 2008RSPTA 366 3901Z PMID 18757281 doi 10 1098 rsta 2008 0143 Archivado desde el original el 25 de mayo de 2013 Consultado el 7 de septiembre de 2012 Wang Wei Wang Shengping Ma Xinbin Gong Jinlong 2011 Recent advances in catalytic hydrogenation of carbon dioxide Chemical Society Reviews 40 7 3703 27 PMID 21505692 doi 10 1039 C1CS15008A Review a b MacDowell Niall 2010 An overview of CO2 capture technologies Energy and Environmental Science 3 11 1645 69 doi 10 1039 C004106H Review a b Eisaman Matthew D 2012 CO2 extraction from seawater using bipolar membrane electrodialysis Energy and Environmental Science 5 6 7346 52 doi 10 1039 C2EE03393C Consultado el 6 de julio de 2013 Biomass and the Environment Basics a b David G Artes 6 de octubre de 2011 Biocombustibles problema o solucion para el transporte Graves Christopher Ebbesen Sune D Mogensen Mogens Lackner Klaus S 2011 Sustainable hydrocarbon fuels by recycling CO2 and H2O with renewable or nuclear energy Renewable and Sustainable Energy Reviews 15 1 1 23 doi 10 1016 j rser 2010 07 014 Review Conference on Carbon Dioxide as Feedstock for Chemistry and Polymers Essen Germany October 10 11 2012 post conference program Archivado el 15 de mayo de 2019 en Wayback Machine a b c Patino Miguel Angel 16 de junio de 2020 Asi es la generacion 4G de gasolinas Expansion 10 295 Espana p 11 Consultado el 16 de junio de 2020 a b c d Diaz Tomas 25 de mayo de 2020 AlgaEnergy alcanza el millon de clientes en unos 20 paises El Economista Espana Consultado el 25 de mayo de 2020 a b Goeppert Alain Czaun Miklos Prakash G K Surya Olah George A 2012 Air as the renewable carbon source of the future an overview of CO2 capture from the atmosphere Energy and Environmental Science 5 7 7833 53 doi 10 1039 C2EE21586A Review a b House K Z Baclig A C Ranjan M van Nierop E A Wilcox J Herzog H J 2011 Economic and energetic analysis of capturing CO2 from ambient air Proceedings of the National Academy of Sciences 108 51 20428 33 PMC 3251141 PMID 22143760 doi 10 1073 pnas 1012253108 Consultado el 7 de septiembre de 2012 Review a b Lackner Klaus S 2012 The urgency of the development of CO2 capture from ambient air Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 109 33 13156 62 Bibcode 2012PNAS 10913156L PMC 3421162 PMID 22843674 doi 10 1073 pnas 1108765109 Kothandaraman Jotheeswari Goeppert Alain Czaun Miklos Olah George A Prakash G K Surya 27 de enero de 2016 Conversion of CO2 from Air into Methanol Using a Polyamine and a Homogeneous Ruthenium Catalyst Journal of the American Chemical Society 138 3 778 781 ISSN 0002 7863 PMID 26713663 doi 10 1021 jacs 5b12354 a b Planelles Manuel 1 de febrero de 2018 La captura del CO2 no sera la solucion al cambio climatico El Pais Consultado el 15 de febrero de 2018 Gas renovable clave para llegar a la economia climatica neutra EL INDEPENDIENTE Espana 5 de septiembre de 2019 Consultado el 6 de febrero de 2020 a b c d e f g h Pearson R J Eisaman M D 2012 Energy Storage via Carbon Neutral Fuels Made From CO2 Water and Renewable Energy Proceedings of the IEEE 100 2 440 60 doi 10 1109 JPROC 2011 2168369 Archivado desde el original el 8 de mayo de 2013 Consultado el 7 de septiembre de 2012 Review Pennline Henry W 2010 Separation of CO2 from flue gas using electrochemical cells Fuel 89 6 1307 14 doi 10 1016 j fuel 2009 11 036 Graves Christopher Ebbesen Sune D Mogensen Mogens 2011 Co electrolysis of CO2 and H2O in solid oxide cells Performance and durability Solid State Ionics 192 1 398 403 doi 10 1016 j ssi 2010 06 014 forestry projects permanence credit accounting and lifetime Alemania proyecta la primera gran planta de produccion de hidrogeno 27 de febrero de 2019 Seran los combustibles sinteticos la solucion del futuro ABC Espana 30 de agosto de 2017 Consultado el 6 de febrero de 2020 Fraunhofer Gesellschaft 5 de mayo de 2010 Storing green electricity as natural gas fraunhofer de Consultado el 9 de septiembre de 2012 James Temple 7 de mayo de 2019 Captura de carbono de ciencia marginal a bum de negocio MIT Technology Review Carbon negative biofuels 6 The role of carbon credits Energy Policy 36 3 940 945 March 2008 doi 10 1016 j enpol 2007 11 029 Pearson Richard Eisaman 2011 Energy Storage Via Carbon Neutral Fuels Made From Carbon dioxide Water and Renewable Energy Proceedings of the IEEE 100 2 440 460 doi 10 1109 jproc 2011 2168369 Archivado desde el original el 8 de mayo de 2013 Consultado el 18 de octubre de 2012 COSTO DE TECNOLOGIAS PARA ALMACENAMIENTO DE ENERGIA Kleiner kurt 17 de enero de 2009 Carbon Neutral Fuel a new approach The Globe and Mail F4 Consultado el 23 de octubre de 2012 a b Integration of Power to Gas Power to Liquids into the ongoing transformation process June 2016 Consultado el 10 de agosto de 2017 Javier Costas 7 de mayo de 2016 Hidrogeno contra electrico quien es mas eficiente Motor Extracting energy from air is this the future of fuel en ingles Consultado el 21 de octubre de 2020 Technical Overview Archivado desde el original el 9 de mayo de 2019 Consultado el 6 de febrero de 2020 a b Olah George Alain Geoppert G K Surya Prakash 2009 Chemical recycling of Carbon Dioxide to Methanol and Dimethyl Ether From Greenhouse Gas to Renewable Environmentally Carbon Neutral Fuels and Synthetic Hydrocarbons Journal of Organic Chemistry 74 2 487 98 PMID 19063591 doi 10 1021 jo801260f name Pennline2010 gt Pennline Henry W 2010 Separation of CO2 from flue gas using electrochemical cells Fuel 89 6 1307 14 doi 10 1016 j fuel 2009 11 036 Musadi M R Martin P Garforth A Mann R 2011 Carbon neutral gasoline re synthesised from on board sequestrated CO2 Chemical Engineering Transactions 24 1525 30 doi 10 3303 CET1124255 Keith David W Holmes Geoffrey St Angelo David Heidel Kenton 2018 A Process for Capturing CO2 from the Atmosphere Joule 2 8 1573 1594 doi 10 1016 j joule 2018 05 006 Electricity Price Archivado el 16 de enero de 2019 en Wayback Machine NewFuelist com compare to off peak wind power price graph Retrieved September 7 2012 4th International Conference on Energy Sustainability May 17 22 2010 2010 Tozer Jessica L 11 de abril de 2014 Energy Independence Creating Fuel from Seawater Armed with Science U S Department of Defense Koren Marina 13 de diciembre de 2013 Guess What Could Fuel the Battleships of the Future National Journal Tucker Patrick 10 de abril de 2014 The Navy Just Turned Seawater Into Jet Fuel Defense One Ernst Douglas 10 de abril de 2014 U S Navy to turn seawater into jet fuel The Washington Times Parry Daniel 7 de abril de 2014 Scale Model WWII Craft Takes Flight With Fuel From the Sea Concept Archivado desde el original el 22 de agosto de 2017 Consultado el 6 de febrero de 2020 Putic George 21 de mayo de 2014 US Navy Lab Turns Seawater Into Fuel VOA News Center for Solar Energy and Hydrogen Research Baden Wurttemberg 2011 Verbundprojekt Power to Gas zsw bw de en aleman Archivado desde el original el 16 de febrero de 2013 Consultado el 9 de septiembre de 2012 Center for Solar Energy and Hydrogen Research 24 de julio de 2012 Bundesumweltminister Altmaier und Ministerprasident Kretschmann zeigen sich beeindruckt von Power to Gas Anlage des ZSW zsw bw de en aleman Archivado desde el original el 27 de septiembre de 2013 Consultado el 9 de septiembre de 2012 George Olah CO2 to Renewable Methanol Plant Reykjanes Iceland Chemicals Technology com Okulski Travis 26 de junio de 2012 Audi s Carbon Neutral E Gas Is Real And They re Actually Making It Jalopnik Gawker Media Consultado el 29 de julio de 2013 Rousseau Steve 25 de junio de 2013 Audi s New E Gas Plant Will Make Carbon Neutral Fuel Popular Mechanics Consultado el 29 de julio de 2013 Doty Windfuels CoolPlanet Energy Systems Air Fuel Synthesis Ltd Kiverdi Inc 5 de septiembre de 2012 Kiverdi Receives Energy Commission Funding for Its Pioneering Carbon Conversion Platform press release Consultado el 12 de septiembre de 2012 Raso Concha 30 de enero de 2020 El hidrogeno reclama un plan para fomentar su desarrollo El Economista Espana Consultado el 10 de febrero de 2020 Esteller Ruben 28 de septiembre de 2019 Endesa cierra el carbon e invertira mas de 12 000 millones en renovables El Economista Espana Consultado el 7 de febrero de 2020 EFE 11 de diciembre de 2019 Los lideres de la UE fijaran el 2050 fecha limite para neutralidad climatica La Vanguardia Barcelona Espana Consultado el 7 de febrero de 2020 UNIoN EUROPEA OBJETIVO CERO EMISIONES EN 2050 Johnston Ian 19 de octubre de 2016 Scientists accidentally turn pollution into renewable energy The Independent Archivado desde el original el 19 de octubre de 2016 Consultado el 19 de octubre de 2016 Adenle Ademola A Haslam Gareth E Lee Lisa 1 de octubre de 2013 Global assessment of research and development for algae biofuel production and its potential role for sustainable development in developing countries Energy Policy en ingles 61 182 195 ISSN 0301 4215 doi 10 1016 j enpol 2013 05 088 a b Soto Elena 24 de febrero de 2009 Microalgas que capturan el dioxido de carbono y lo convierten en biodiesel El Mundo Espana Consultado el 7 de febrero de 2020 a b c Slade Raphael Bauen Ausilio 1 de junio de 2013 Micro algae cultivation for biofuels Cost energy balance environmental impacts and future prospects Biomass and Bioenergy en ingles 53 29 38 ISSN 0961 9534 doi 10 1016 j biombioe 2012 12 019 a b Garcia Cubero Rafael 2014 Introduccion PRODUCCIoN DE BIOMASA DE MICROALGAS RICA EN CARBOHIDRATOS ACOPLADA A LA ELIMINACIoN FOTOSINTETICA DE CO2 Sevilla Espana p 45 Consultado el 7 de febrero de 2020 Sun Amy Davis Ryan Starbuck Meghan Ben Amotz Ami Pate Ron Pienkos Philip T 1 de agosto de 2011 Comparative cost analysis of algal oil production for biofuels Energy en ingles 36 8 5169 5179 ISSN 0360 5442 doi 10 1016 j energy 2011 06 020 Commission California Energy Estimated 2018 Gasoline Price Breakdown amp Margins Details www energy ca gov en ingles Consultado el 30 de noviembre de 2018 Consuelo Ibanez Marti 12 de noviembre de 2007 Intoxicacion Paralizante por mariscos PSP Paralytic Shellfish Poisoning por Saxitoxina Audi advances e fuels technology new e benzin fuel being tested How to Make Diesel Fuel from Water and Air Off Grid World en ingles estadounidense 25 de mayo de 2015 Consultado el 30 de noviembre de 2018 MacDonald Fiona Audi Has Successfully Made Diesel Fuel From Carbon Dioxide And Water en ingles britanico Consultado el 30 de noviembre de 2018 Reality check Audi making e diesel from air and water won t change the car industry Alphr en ingles Consultado el 7 de diciembre de 2018 Mearns Euan 12 de mayo de 2015 The Thermodynamic and Economic Realities of Audi s E Diesel Energy Matters en ingles estadounidense Consultado el 7 de diciembre de 2018 Beller M Steinberg M noviembre de 1965 Liquid fuel synthesis using nuclear power in a mobile energy depot system Upton Nueva York Brookhaven National Laboratory under contract with the U S Atomic Energy Commission Consultado el 7 de septiembre de 2012 Bushore U S Navy Lieutenant Robin Paul mayo de 1977 Synthetic Fuel Generation Capabilities of Nuclear Power Plants with Applications to Naval Ship Technology Tesis Cambridge Massachusetts Department of Ocean Engineering Massachusetts Institute of Technology Consultado el 7 de septiembre de 2012 Terry U S Navy Lieutenant Kevin B junio de 1995 Synthetic Fuels for Naval Applications Produced Using Shipboard Nuclear Power Tesis Cambridge Massachusetts Department of Nuclear Engineering Massachusetts Institute of Technology Consultado el 7 de septiembre de 2012 Steinberg M 1984 A Systems Study for the Removal Recovery and Disposal of Carbon Dioxide from Fossil Power Plants in the U S Washington D C U S Department of Energy Office of Energy Research Carbon Dioxide Research Division Consultado el 8 de septiembre de 2012 Steinberg Meyer agosto de 1995 The Carnol Process for CO2 Mitigation from Power Plants and the Transportation Sector Upton New York Department of Advanced Technology Brookhaven National Laboratory Consultado el 7 de septiembre de 2012 Lectura adicional EditarMcDonald Thomas M Lee Woo Ram Mason Jarad A Wiers Brian M Hong Chang Seop Long Jeffrey R 2012 Capture of Carbon Dioxide from Air and Flue Gas in the Alkylamine Appended Metal Organic Framework mmen Mg2 dobpdc Journal of the American Chemical Society 134 16 7056 65 PMID 22475173 doi 10 1021 ja300034j en septiembre de 2012 tiene 10 articulos que lo citan muchos de los cuales hablan de la eficiencia y el coste de la captura de dioxido de carbono del aire o de los gases de combustion Kulkarni Ambarish R Sholl David S 2012 Analysis of Equilibrium Based TSA Processes for Direct Capture of CO2 from Air Industrial and Engineering Chemistry Research 51 25 8631 45 doi 10 1021 ie300691c afirma que puede extraer CO2 del aire con un coste de solo 100 tonelada sin contar los gastos de capital Holligan Anna 1 de octubre de 2019 Jet fuel from thin air Aviation s hope or hype BBC News Consultado el 24 de octubre de 2019 Enlaces externos EditarDoty Windfuels Columbia Carolina del Sur Sistemas de Energia CoolPlanet Camarillo California Modelo de coste para la produccion de combustible sintetico en la marina estadounidense a partir de energia nuclear y agua de mar John Morgan enero de 2013 Entrevista con Kathy Lewis del Laboratorio de Investigacion Naval de Estados Unidos Datos Q62278820 Obtenido de https es wikipedia org w index php title Combustible neutro en carbono amp oldid 138856212, wikipedia, wiki, leyendo, leer, libro, biblioteca,

español

, española, descargar, gratis, descargar gratis, mp3, video, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, imagen, música, canción, película, libro, juego, juegos