Tema 15: Biotecnologia i energia Flashcards
Introducció
Les reserves mundials de petroli, carbó i GN són limitades per això es busquen alternatives –> energies renovables:
geotèrmica, solar (fotovoltàica i tèrmica), hidràulica, eòlica i biomassa.
La biomassa: matèria orgànica d’origen animal o vegetal i els materals procedents de la seva transformació que són succeptibles de ser utilitzats amb fins energètics.
-En els països desenvolupats el percentatge d’energia per biomassa representa un 1% mentres que en les que estan en vies de desenvolupament representa entre un 40-45%.
-La biomassa es pot dividir en tres grups:
a) Biomassa natural: la que es produeix de manera natural sense cap influència de l’activitat humana. Problemes: gestió d’adquisició i transport al lloc d’utilització.
b) Biomassa residual: procedent de l’activitat humana. Activitats agrícoles, ramaderes, forestals, efluents ramaders, fongs de les depuradores, …
c) Conrreus (cultius energètics): destinats exclusivament al seu aprofitament energètic.
Avantatges:
Balanç net de CO2, emissions baixes de SO2, generació de llocs de treball, evitar l’abandonament de les terres, revalorització de les terres i combustible autòcton.
Biomassa com a combustible
A) via directa -> combustió (fusta, cultius i residus orgànics,..) -> calor -> motor -> energia elèctrica i mecànica.
B) Procés de conversió
b1. termoquímic -> pyrolisis o gasificació -> + energia
b2. biològic -> digestió anaeròbia facultativa -> biogàs
D’on lloc a un combustible ( metpa, carbó ,etanol, etc ) ->
motor -> energia mecànica i elèctrica.
Utilització directa de la biomassa com a combustible
Inconvenients:
- contingut tèrmic menor.
- grau d’hidratació alt.
- baixa densitat global.
- no homogènia ni fluida.
* Per a que es pugui competir cal alguna transformació que faci més fàcil l’extracció de l’energia que conté.
Extracció de combustibles a partir de biomassa
Possibilitat intermitja ebtre l’ús directe de la biomassa i la seva conversió química o biològica en un combustible de major energia. Es tracta generalment d’olis i hidrocarburs extrets de plantes (llavors d’oleaginoses, algues, etc).
Biodièsel
Es pot obtenir a partir de certs cultius oleaginoses (soja, gira-sol,…). O bé, a partir d’olis utilitzats com a combustibles de motors dièsel.
Producciño del biodièsel:
TAG —> 3AG + metanol –> 3-Met-AG + glicerina
Biodièsel = ester metílic
·El biodièsel en comparació amb el dièsel..
-té un punt d’inflamació superior i PCS inferior.
·El biodièsel es pot utilitzar en motors sense modificar, però s’usa amb un 30% de gasoil.
·Stocks del vallès –> desde 2001 usa oli reciclat.
·Preu de producció és més elevat, però el preu de venda és similar ja que aquest no té un impost per hidrocarburs.
·Funcionament del motor és bo, però fa olor a oli fregit.
·També es pot produir a partir de algues, evitant conflictes-> camps de creixement (cultius energètics)
·Es pot sintetitzar en tancs… oberts, tancats, tubulars i fotoreactors.
Conversió de la biomassa
·Processos de conversió de la biomassa en algun altre tipus de combustible líquid o gasós amb un major contingut d’energia per kg-> Bioetanol o Biogàs.
Bioetanol
-Obtingut per fermentació alcohòlica de carbohidrats. Té potencial per substituir a la gasolina.
-S’anomena BIO perquè l’etanol es popt obtenir desde el petroli per hidratació de etilè.
El bioetanol té un alt rendiment energètic i és un baix contaminant.
-> Creixement de la producció ve lligat al augment del preu de petroli, important a BRASIL i USA.
BRASIL (programa PROACOHOL): volia reduir la dependència del petroli exterior, incentivant el consum i producció mitjançant suvbencions als cultivadors i usuaris.
'’No s’utilitza etanol pur : FFV: flexible fuel vehicle’’
USA (programa GASHOL): volien reduir els desperdicis agrícoles i millor la calitat del aire. El programa proposava una mescla de gasolina u 10-20% bioetanol.
Aplicacions i desavantatges del bioetanol
APLICACIONS
·Combustible per a motors gasolina (mesclat o sol).
·El bioetanol com a matèria prima del ETBE per substituir el MTBE, el MTBE és un additiu per obtenir un índex de octatge més adequat. El ETBE pot servir tmbé com additiu, és menys contaminant i la gasolina sense plom pot subinistrar-se amb un 10% d’aquest.
DESAVANTATGES
·Alta entalpia de vaporització que dificulta l’arrancada del motor a baixes T.
·Etanol reacciona amb alguns metalls.
·Etanol és miscible en aigua.
·Etanol pur: requereix una modificació al motor, en mescles fins al 25% no.
·Un gran inconvenient és que l’etanol s’ha de destil·lar fins a un 100% de puresa.
Producció del bioetanol
Microorganisme subministrat és: sacharomyces cerevisiae. Fong unicel·lular anaerobi facultatiu incapaç d’hidrolitzar el midó.
Etapes principals són: 1Conversiño del substrat en una forma fermentable. 2.Fermentació. 3. Destil·lació.
Diagrama de blocs del bioetanol (producció)
Blat de moro _> trituració -> maceració i cocció a 70ºC (amb enzims, amilasa) -> mescla dolça (puré)-> fermentació (llevadura, mescla dolça i extracte de sucre) ->CO2 i ->cervesa
b) sucre de canya o de remolatxa -> extracció de sucre-> extracte de sucre cru.
c) cervesa -> destil·lació primària -> etanol i cervesa gastada -> destil·lació secundària + benzè -> etanol 100%
*Producció del etanol a partir de cereals genera a més 2 productes d’interés comercial:
DDGS ( destilled dried grain solubles) -> pinsos
CO2_> begudes de gas.
BIOGÀS
Barreja de gasos, principalment CH4 i CO2 que produeix la matèria orgànica quan es degrada en condicions anaeròbiques.
I· Es forma a partir de la hidròlisis de lípids, polisacàrids, proteïnes i nucleàcids.
II· Acidogènesis o acetogènesis ( aeròbica o no).
III· Metanogènesis.
Vies de producció del biogàs:
·Fermentació d’excrements d’animals.
·Tractament d’aigües residuals.
·Residus urbans o agrícoles.
Vertedors també es produeix biogàs. En resum, el CH4 per fermentació anaeròbica té un valor econòmic a petita escala. A gran escala té inconvenients de transport, d’adaptació a motors i costos.
Recuperació microbiana de petroli
Com a tècniques terciàries tenim l’us de polisacàrids bacterians Xanthomas compestris. L’ús de components tensioactius d’origen bacterià i l’ús de microorganismes in situ. Risc de bloqueig de porositat.
