algas_marinas_como_alternativa_energetic

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Universidad Autónoma de Nuevo León 
Facultad de Ciencias Químicas 
Ingeniería química 
Introducción en ingeniería química 
Algas marinas como alternativa energética 
 Maestro: M.C. María Teresa Castillo Escobedo
Alumno:
Adesuwa Omosigho Carrizales
Salón 7 gpo 004
Matricula 1555712
Algas marinas como alternativa energética 
Índice 
Introducción ___________________________________________________________2
Antecedente del uso de algas marinas ______________________________________4
Recursos_____________________________________________________________4
Proyectos
Latro _______________________________________________________________6
Biqhouse____________________________________________________________7
Producir combustible secuestrando CO2____________________________________10
Produccion de JP-8_____________________________________________________10
Inconvenientes y desafíos________________________________________________13
Ventajas ______________________________________________________________13
Bibliografía ____________________________________________________________14
Introducción
Empresas y gobiernos de todo el mundo cada vez con una frecuencia mayor se lanzan a invertir en la generación de fueles procedentes de algas. 
Entre los principales usos energéticos de la biomasa producida se encuentra, además de su combustión directa, la posibilidad de obtener metano mediante digestión anaerobia, biodiesel a partir del aceite extraído o incluso hidrógeno. 
Además debemos considerar la facilidad para encontrar algas en casi cualquier ecosistema acuático, ya que son capaces de crecer en agua salada, dulce y hasta residual. No requieren el consumo de agua potable, por lo que no compiten con el resto de seres vivos por este recurso. Además, las zonas para el cultivo alga sólo están restringidas por un factor, la luz solar. Las plantas de producción pueden situarse en cualquier tipo de suelo, por lo que tampoco compiten con los alimentos de consumo por los terrenos fértiles. Espacios poco valorados, como los desiertos, podrían convertirse en nuevos escenarios donde se desarrolle el progreso.  
Fuentes, que ha realizado su experimento en condiciones ambientales y también controladas, en la sede del Instituto de Ciencias del Mar del CSIC de Barcelona, ha explicado que su trabajo, recogida en la tesis que defenderá en septiembre, es el primero que prueba la viabilidad de utilizar algas marinas en la fabricación de biocombustibles.
Otros grupos ya habían comprobado la posibilidad de utilizar en el proceso algas de agua dulce, si bien este nuevo descubrimiento permite fabricar biocombustibles sin depender de potenciales alimentos terrestres --como soja o aceite de palma--, ni utilizar recursos valiosos como el agua dulce.
Adicionalmente, las tres especies que se han revelado viables, escogidas tras comparar el perfil lipídico, las tasas de crecimiento y la producción de biomasa de doce microalgas diferentes, son comunes en la mayor parte del planeta: dos dinoflagelados --alexandrium y karlodinium-- y una rafidoficea --heterosigma--.
Fuentes se dedicó a "estresar" las algas para que produjeran más aceite, a base de aumentar la temperatura, disminuir los nutrientes e inyectar nitrógeno, lo que le llevó a comprobar que las condiciones controladas permiten obtener una productividad más alta, ya que no se depende de la variabilidad climática.
A pesar de ello, el investigador ha comprobado que el balance energético actual es negativo en 800 megajules por cada kilogramo de biomasa producido en condiciones controladas, y de 115 megajules en mar abierto, unas cifras que se revertirán a medida que el petróleo aumente su precio en el mercado.
"Se puede producir biodiésel, pero en términos energéticos y económicos en estos momentos no es viable", ha avanzado Fuentes, quien ha propuesto esta solución futura como contrapunto a la quema de combustibles fósiles, ya que las algas captan CO2 para crecer.
En todo caso, el científico, que escaló el experimento desde un litro de agua hasta un tanque con mil litros, ha apuntado la posibilidad de diseñar un método más eficiente de producción, y ha calculado que con 250.000 euros sería posible construir una planta industrial de biodiesel basada en este método.
Antecedentes del uso de algas marinas
La idea de utilizar algas como combustible ecológico no es nueva. En 1978, en plena crisis petrolífera se creaba en Estados Unidos el "Programa de Especies Acuáticas". En 1996, y tras 25 millones de dólares (unos 17 millones de euros) invertidos, se ponía fin al proyecto ante los escasos resultados. Sin embargo, un petróleo cada vez más caro y escaso y la creciente relevancia dada a las energías renovables han despertado de nuevo el interés por las algas.  
Se conocen más de 2.000 especies de micro algas, cuyo tamaño microscópico las hace más adecuadas para la producción de biocombustibles. Las numerosas ventajas que presenta esta tecnología parecen, a priori, la panacea que resuelva la crisis energética, ya que su desarrollo no sólo es menos perjudicial para el medio ambiente que el de los cultivos tradicionales, sino que puede llegar a resultar beneficioso. 
Recursos
Las algas necesitan tres componentes esenciales para su desarrollo: luz del Sol, CO2 y agua. Gracias a que algunas especies contienen un alto contenido en grasas resultan ideales para la producción de biodiesel. Se cultivan en balsas, tubos o canales de escasa profundidad para permitir una mayor iluminación
En su interior se mantiene un flujo y temperaturas constantes, y se inyecta CO2 y nutrientes. Una vez desarrolladas, se extraen de su medio de crecimiento mediante un adecuado proceso de separación y se obtiene el aceite sin necesidad de secarlas de antemano. 
Gracias a que algunas especies contienen un alto contenido en grasas resultan ideales para la producción de biodiesel. Se cultivan en balsas, tubos o canales de escasa profundidad para permitir una mayor iluminación. En su interior se mantiene un flujo y temperaturas constantes, y se inyecta CO2 y nutrientes. Una vez desarrolladas, se extraen de su medio de crecimiento mediante un adecuado proceso de separación y se obtiene el aceite sin necesidad de secarlas de antemano
Latro 
La fotosíntesis es un proceso mediante el cual las plantas, algas y algunas bacterias captan y utilizan la energía de la luz para transformar la materia inorgánica de su medio externo en materia orgánica que utilizarán para su crecimiento y desarrollo. El diseñador industrial Mike Thompson, inspirado por un gran avance científico realizado a principios de este año por investigadores de las Universidades de Yansei y Stanfordque extrajeron de las algas una pequeña corriente eléctrica (a partir de cloroplastos de las células de algas) durante el proceso de la fotosíntesis, creó la lámpara Latro que extrae su energía de las algas contenidas en una cámara de vídrio…
Latro es una lámpara colgante que extrae su energía de las algas y éstas sólo necesitan  luz solar, dióxido de carbono (CO2) y agua para sobrevivir. Tan pronto como se coloca la lámpara en el exterior y se respira dentro de ella a través de su mango, comienza el proceso de producción de energía que puede ser almacenada en una batería que después emplearemos durante la noche para iluminarnos.
 
Actualmente, existe un gran número de proyectos químicos destinados a la reproducción artificial de la fotosíntesis, con la intención de poder capturar energía solar a gran escala en un futuro no muy lejano. A pesar de que todavía no se ha conseguido sintetizar una molécula artificial capaz de perdurar polarizada durante el tiempo necesario para reaccionar de forma útil con otra moléculas, las perspectivas son prometedoras y los científicos son optimistas.
BIQ house: un edificio vivo
En Alemania se ha construido el único edificio en el mundo sustentado por algas vivas. ¿Cómo? Se tomaron algas de un afluente del río Elba, cercano al edificio, para generar microalgas cultivadas en laboratorio (del tamañode una bacteria), que luego serían introducidas dentro de paneles biorreactores y con ellos revestir parte de la fachada del edificio. ¿Para qué? Estos paneles biorreactores, que revisten las fachadas sudeste y sudoeste y que  sirven a la vez de persianas, contienen en su interior agua y algas, para generar, mediante un proceso bioquímico, calor y energía, aparte de ser un sistema de sombreado dinámico y propiciar el aislamiento térmico y acústico.
Este verdoso edificio situado en Hamburgo cuenta con 4 plantas y 15 departamentos y se llama BIQ house. Diseñado y construido por un grupo de arquitectos austríacos, el proyecto comenzó a ejecutarse en 2011 y terminó en marzo de 2013 para ser presentado en el marco de la Exposición Internacional de Edificaciones, IBA.
¿Cómo funciona? Un biorreactor es un sistema en el que se desarrolla un proceso que incluye organismos vivos o sustancias bioquímicas. La BIQ house incluye 129 paneles biorreactores planos orientados al sol de 2,5mts de altura por 0,7mts de ancho, que recubren una superficie de 200mts2.
Las algas están continuamente suministradas de nutrientes y dióxido de carbono a través de un circuito de agua que recorre la fachada. El efecto invernadero logra que las algas sumergidas en agua, crezcan y se reproduzcan rápidamente, generando así, calor y biomasa.
La biomasa, es decir las algas cosechadas, se recoge como una pasta espesa para luego ser fermentada en una planta externa y generar biogás que es utilizado en la generación de electricidad.
El calor que se genera en los paneles se envía a un centro de gestión de energía totalmente automatizado, donde se cosecha el calor solar térmico y se utiliza para generar agua caliente. Luego, el calor almacenado se redistribuye en el sistema de calefacción para calentar el edificio y el agua.
En verano, la mayor exposición solar hace que las microalgas se reproduzcan más, oscureciendo los paneles y proveyendo de mayor sombra a los hogares.
¿Por qué algas? Las algas sólo necesitan para reproducirse agua, sol y dióxido de carbono y son los organismos de crecimiento más rápido que existen. Las algas convierten el dióxido de carbono en oxígeno, de hecho cerca del 70% del oxígeno de nuestra atmósfera proviene de algas.
Además de su rápido crecimiento, las algas poseen otras ventajas para producir biomasa (sea para generar biogás o biodiesel), sobre otros cultivos de plantas oleaginosas como la soja, el girasol o la palma aceitera. Las algas acumulan hasta un 70% de lípido en relación a su peso seco, y genera un máximo de cinco veces la cantidad de biomasa por hectárea que las plantas terrestres. Además, es una materia prima que no tiene gran uso de consumo alimenticio, aprovecha tierras no productivas o no arables y no requiere de agua potable, por lo que admite uso de agua marina o residual. (ver http://www.labioguia.com/las-ventajas-del-biodiesel-con-algas-marinas para más información de biodiesel a base de algas).
Otro uso de algunas variedades de algas para la construcción que se está estudiando y comenzando a implementar es el de la aislante. En ciertas costas, las algas son molestas y se consideran un desecho. En el Instituto Fraunhofer de Física de la Construcción (IBP) en Holzkirchen (Alemania) se descubrió que el material aislante desmadejado obtenido es capaz de almacenar una cantidad de energía considerable, un 20 % más que la madera o los productos derivados de ésta. Esto le permite mantener frescos los edificios durante periodos calurosos. Además las algas son prácticamente ignífugas y resistentes al moho. Su procesado consume poca energía y se presenta en láminas sólidas de algas comprimidas propicio para al aislamiento de techos, fachadas y muros interiores (en el siguiente artículo se puede apreciar una casa construida íntegramente con algas http://www.labioguia.com/una-casa-construida-con-algas).
La BIQ house se presenta como una alternativa de construcción para espacios urbanos bajo el principio de sustentabilidad. Si bien el proyecto no es económicamente o técnicamente accesible para hacerlo por cualquier persona, lo que se pretende con este edificio es abrir nuevas puertas, presentar ideas novedosas, demostrar que existen opciones de introducir a la vida urbana, a la vida cotidiana, procesos y materiales que aporten a la calidad de vida de manera consciente y respetuosa con el medio ambiente. Ideas como estas seguro habrá miles, solo cuesta mirar alrededor y buscar alternativas.
 
Producir combustible secuestrando CO2
Algunos proyectos incluso matan dos pájaros de un tiro: Producir algas para biodiésel alimentadas con los gases de efecto invernadero generados en las centrales eléctricas. En este sentido se mueven diversas empresas, como las norteamericanas GreenFuel Technologies, creada por Isaac Berzin, un científico de cohetes del Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT) o Solix Biofuels, fundada por el ingeniero de la Universidad de Colorado Jim Sears. Sus responsables están estudiando diversas variedades de algas con una alta densidad de aceite y de crecimiento rápido. En Alemania, investigadores de la Universidad Superior Politécnica de Bremen, el Instituto Alfred Wegener para la Investigación Marina y varias compañías como la eléctrica E.ON colaboran en un proyecto similar, al que han denominado "Mitigación del Gas de Efecto Invernadero".
Producción de JP-8
Por su parte, un equipo de expertos de la empresa UOP (Grupo Honeywell) trabaja en un proyecto para producir JP-8, un combustible militar usado por aviones de la OTAN, a partir de materias primas alternativas. Entre las opciones estudiadas se encuentran las algas, que están siendo evaluadas por expertos de la Universidad Estatal de Arizona. El proyecto cuenta con una subvención de 6,7 millones de dólares (unos cuatro millones y medio de euros) de la DARPA, la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada del departamento de 
Defensa de EEUU. Sus responsables esperan completar el proyecto para fines de 2008, y esperan que también pueda utilizarse en aviones civiles. 
Una superficie dos veces la Comunidad Valenciana cultivada con algas podría suplir la producción mundial diaria de petróleo  
Las iniciativas para aprovechar las algas como combustible se multiplican por todo el mundo. En Nueva Zelanda, la empresa Aquaflow 
afirma estar consiguiendo buenos resultados con sus biocombustibles de algas. La compañía Algae Biofuel, con equipos en Arizona y Australia, asegura que sus algas requieren muy poco espacio para crecer. En Israel, la empresa Seambiotic ha patentado una técnica que produce un litro de combustible por cada cinco kilos de una macroalga del Mediterráneo. En Argentina, la multinacional Oil Fox ha llegado a un acuerdo con el gobierno de la provincia sureña de Chubut para sembrar cuatro variedades de algas marinas y producir aceite. Por su parte, científicos japoneses de la Universidad de Ciencia y Tecnología Marina de Tokio trabajan en un proyecto para producir etanol a gran escala mediante el procesamiento de las macro algas Sargasso.
Ventajas
Pero ¿por qué es tan interesante el biodiesel a partir de las algas?
Las ventajas de esta tecnología son evidentes: las algas tienen un alto rendimiento por superficie cultivada, bajos costes de producción y no compiten con productos alimentarios como otros cultivos energéticos. Por ejemplo, existen algas capaces de producir 130.000 litros de biodiésel por hectárea, mientras que si se cultivase la misma superficie con girasol, solo se obtendrían 500 litros. Por ello, las algas son la única fuente de biodiésel capaz de sustituir al petróleo. 
El “petróleo verde” obtenido a partir de algas se puede refinar y convertir en combustibles para medios de transporte, como gasolina, diesel, etanol y biodiesel, que son totalmente compatibles con los motores existentes. Además, el biodiesel supone un ahorro de entre un 25% a un 80% de las emisiones de CO2 producidas por los combustibles derivados del petróleo, constituyendo así un elemento importante para disminuir los gasesinvernadero producidos por el transporte 
Inconvenientes y desafíos
Las empresas y grupos de investigación mencionados cuentan con biocombustible de algas que podrían estar en breve en las gasolineras, aunque asumen que su introducción en el mercado de manera generalizada y competitiva respecto al petróleo podría tardar varios años. 
En este sentido, el Laboratorio Nacional de Energías Renovables de EEUU (NREL) publicaba en 2006 un informe sobre biocombustibles en el que afirmaba que la tecnología de aprovechamiento de algas tiene un bajo grado de madurez, por lo que sugería incrementar la investigación. 
Los científicos tienen así por delante algunos desafíos a los que hacer frente, como dar con la especie de alga que contenga la mayor densidad de aceite y crezca lo más rápido posible. Por otro lado, un informe publicado el año pasado por la agencia gubernamental británica Global Watch indicaba que una de las grandes dificultades de trabajar con algas es su alto contenido en agua, lo que conlleva problemas en su manipulación, extracción de su contenido útil y transporte. 
Una de las grandes dificultades de trabajar con algas es su alto contenido en agua 
Asimismo, el lugar idóneo para garantizar el crecimiento de estos organismos es otro elemento que trae de cabeza a los especialistas. Las algas se comportan como pequeñas biosferas en las que si se modifica un elemento se alteran sus condiciones iníciales. Por ejemplo, si se multiplican demasiado rápido, pueden acabar muriendo al agotar su sustento. Por otro lado, la entrada de algún organismo extraño en el cultivo puede provocar modificaciones graves que lo echen a perder.  
Bibliografía
http://www.iba-hamburg.de/en/themes-projects/the-building-exhibition-within-the-building-exhibition/smart-material-houses/biq/projekt/biq.html 
http://cordis.europa.eu/fetch?CALLER=ES_NEWS&ACTION=D&SESSION=&RCN=35568 
http://www.plataformaarquitectura.cl/2013/04/11/se-completa-en-hamburgo-el-primer-edificio-del-mundo-alimentado-energeticamente-por-algas/ 
· http://www.constructorio.es/un-edificio-que-genera-energia-mediante-la-fotosintesis-de-las-algas/ 
· http://ecoinventos.com 
· http://www.lasenergiasrenovables.com/noticias/biocarburantes/biodieselyalgasinvestigaciones/index.html 
· Vistaalmar.es, 10 de noviembre de 2008
Público, 1 de septiembre de 2009
https://energyconsulting.wordpress.com
· http://ecocosas.com/energias-renovables/logran-fabricar-biodiesel-a-partir-del-cultivo-de-algas-marinas/