La sabiduría convencional en la investigación de biocombustibles sostiene que la eficiencia del carbono es el factor más importante para determinar estrategias prometedoras para la producción de biocombustibles. Para los investigadores, esto significa que cuanto más carbono en el cultivo termina como carbono en el combustible, el mejor.

Pero la eficiencia del carbono puede no ser la historia completa:la calidad del combustible y los requisitos energéticos también son factores clave para seleccionar estrategias de biocombustibles de próxima generación. según un estudio publicado hoy [Sept. 28, 2018] de investigadores de la Universidad de Wisconsin-Madison y el Centro de Investigación de Bioenergía de los Grandes Lagos (GLBRC).

En un nuevo artículo de la revista Joule , Los investigadores de GLBRC, Christos Maravelias y Peyman Fasahati, tenían como objetivo identificar los impulsores críticos, fuera de la eficiencia del carbono, para evaluar nuevas estrategias de biocombustibles y descubrió que hay otros dos parámetros vitales:la energía requerida para producir los combustibles en una biorrefinería y la eficiencia de los combustibles en el motor de un vehículo.

Para realizar sus análisis, Maravelías, Vilas Distinguished Achievement y Paul A. Elfers Profesor de ingeniería química y biológica; y Fasahati, un investigador postdoctoral que trabaja con Maravelias, compararon dos procesos para producir biocombustibles a partir de rastrojo de maíz:conversión biológica a etanol (BCE) y conversión catalítica a alquenos (CCA). Los alquenos son cadenas de carbono largas que contienen al menos un doble enlace; los producidos por el proceso CCA se utilizan para fabricar diésel.

Sus resultados muestran que los tres parámetros:eficiencia de carbono, requisitos de energía de proceso, y la eficiencia del combustible - son importantes, y que la estrategia más eficiente en carbono puede no ser automáticamente la estrategia más eficaz en general.

"Por ejemplo, AEC, que produce etanol, tiene una eficiencia de carbono muy alta, pero el combustible en sí tiene menor contenido energético, "dice Fasahati". Con CCA, menos del carbono original termina en el combustible producido, pero el combustible tiene una mayor eficiencia cuando se quema en un automóvil ".

Fasahati y Maravelias también consideraron la generación de electricidad en su cálculo de la eficiencia energética de producción para cada estrategia. La electricidad es un subproducto de la conversión de biomasa en combustible en una biorrefinería:los desechos (principalmente lignina y residuos de conversión) se queman. resultando en calor que impulsa el proceso de conversión y crea electricidad que se puede vender a la red.

Fasahati y Maravelias reconocieron que cuando se incorporó la generación de electricidad a sus análisis, Ambas estrategias tenían el potencial de producir más energía mecánica total para el transporte, porque la electricidad producida podría usarse para impulsar automóviles eléctricos, mientras que el propio combustible podría impulsar vehículos tradicionales de combustión interna.

Sin embargo, Los procesos que requieren menos energía para la conversión también producen más electricidad para la distribución. Debido a esto, el proceso CCA, que ya produce un combustible que se quema de manera más eficiente (diesel), también produce casi un 60 por ciento más de energía mecánica en forma de electricidad que el proceso BCE.

Así, la estrategia CCA, a pesar de ser menos eficiente en carbono, logra mejores resultados en general porque produce más energía mecánica a partir de electricidad y combustible.

El documento sugiere que la investigación sobre la optimización de estrategias para producir biocombustibles y bioproductos alternativos sigue siendo importante, incluso si no logra la alta eficiencia de carbono de estrategias como BCE que producen etanol.

"El entendimiento general es que si tienes más carbono, puedes correr más tiempo, "Dice Fasahati." Pero demostramos que hay más en la historia ".

Los autores esperan que su artículo ayude a otros en el campo a repensar el modelo de eficiencia de carbono para adoptar un enfoque más holístico mientras trabajan para desarrollar los biocombustibles de próxima generación que ayudarán a cumplir con el Estándar de Combustibles Renovables del Departamento de Energía en el futuro.

Maravelias dijo, "Avanzando, Estamos entusiasmados con las posibilidades de nuevas estrategias de producción de biocombustibles que van más allá de la eficiencia del carbono. teniendo en cuenta los parámetros discutidos en este trabajo ".