Una forma de aumentar la sostenibilidad es reducir las emisiones de combustible de carbono dentro del transporte. En 2017, las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) de este sector superaron a todas las demás en los EE. UU., que representan casi el 30% de las emisiones totales de GEI, según la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos.

Una estrategia que los investigadores están explorando para reducir las emisiones es producir combustibles renovables, como combustible de aviación renovable, con producción de biocombustible ya establecida, como el etanol, un combustible de bajo costo, quema más limpia y ampliamente disponible. Pero para que esta estrategia funcione, el etanol debe convertirse primero en un combustible de hidrocarburo, un paso que podría aumentar los costos generales.

Un estudio pionero publicado hoy revela el nuevo sistema integrado, Una forma rentable de convertir etanol en mezclas de combustible que pueden reducir las emisiones de gases de efecto invernadero entre un 40 y un 96 por ciento. El descubrimiento marca un avance importante en el desarrollo de o intercambiable, biocombustibles y puede promover la investigación para avanzar en su uso en la aviación, Envío, camiones de larga distancia y otras formas de transporte pesado.

El equipo multidisciplinario detrás del descubrimiento representa una amplia gama de instituciones académicas y de la industria e incluye investigadores del Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE). así como el Laboratorio Nacional de Energía Renovable del DOE y el Laboratorio Nacional Oak Ridge.

Los investigadores detrás del estudio desarrollaron su nuevo enfoque para convertir etanol utilizando los últimos avances en catálisis y desarrollo de procesos. A diferencia de los métodos tradicionales que requieren tres pasos, Los nuevos avances permiten a los investigadores crear un proceso de conversión que combina los tres pasos, una medida que podría reducir el costo de conversión y la huella ambiental.

Para comprender los impactos a gran escala de su proceso de conversión de un solo paso, llamado deshidratación y oligomerización de alcohol consolidado, o CADO, Los investigadores evaluaron los impactos ambientales de su sistema a través de un proceso llamado análisis del ciclo de vida. Los investigadores también evaluaron los impactos técnicos y económicos de su enfoque.

Para abordar este proceso, el equipo se dirigió al grupo de investigación de Argonne que trabaja en los gases de efecto invernadero, Emisiones reguladas, y el modelo de uso de energía en el transporte (GREET), una poderosa herramienta analítica que simula el uso de energía y los resultados ambientales de varios vehículos y sistemas de combustible. Usado por casi 40, 000 personas en todo el mundo, la plataforma GREET puede analizar múltiples vehículos y / o sistemas de combustible, desde que se extraen o extraen las materias primas hasta que se eliminan o emiten, para calcular el uso de energía y los niveles de emisión en todo momento.

"GREET es una de las únicas herramientas disponibles que puede proporcionar una imagen completa de los impactos energéticos y ambientales de todo un vehículo y sistema de combustible, "dijo Michael Wang, el líder del equipo GREET en Argonne, y uno de los coautores del estudio.

Los investigadores de Argonne utilizaron GREET para calcular las emisiones de GEI del ciclo de vida producidas por los combustibles de hidrocarburos elaborados a partir de diferentes materias primas y métodos de conversión. Algunas de las materias primas - también conocidas como materias primas - analizadas fueron maíz y caña de azúcar, que son materias primas de primera generación, así como paja de caña de azúcar y rastrojo de maíz, que son biomasa no alimentaria, o las materias primas de segunda generación.

"Las variaciones en la materia prima utilizada para producir etanol y las vías utilizadas para convertirlo, producir diferentes niveles de emisiones de GEI, "dijo la analista de sistemas de energía de Argonne, Pahola Thathiana Benavides, otro coautor.

El análisis de Wang y Benavides mostró que las mezclas de hidrocarburos elaboradas mediante el proceso de conversión CADO redujeron las emisiones de gases de efecto invernadero entre un 40% y un 96%, según la materia prima y la vía de conversión. Las emisiones de gases de efecto invernadero se redujeron en un 40% con el grano de maíz, 70% con jugo de caña de azúcar y 70-96% con biomasa celulósica como paja de caña de azúcar y rastrojo de maíz.

"Para avanzar hacia un desarrollo más sostenible, necesitaremos combustibles que puedan generar menos emisiones y que sean económicamente viables, Benavides dijo. "Este trabajo es un indicador emocionante de que la construcción de ese futuro es posible".

El estudio, "Análisis tecnoeconómico y del ciclo de vida de la conversión catalítica de un solo paso de etanol húmedo en mezclas de combustibles fungibles, "se publica en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias .