31.03.2022 - Technische Universität München

Combustible a partir de residuos de madera

Posibilidad de producir etanol de forma económicamente competitiva y técnicamente eficiente

Según el último informe de evaluación del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático, es necesario reducir considerablemente las emisiones deCO2 para limitar las consecuencias del cambio climático. La producción de combustible a partir de fuentes renovables, como residuos de madera y paja, o de electricidad renovable, sería una forma de reducir las emisiones de carbono en el ámbito del transporte. Los investigadores de la Universidad Técnica de Múnich (TUM) se están ocupando de este tema.

El etanol suele producirse mediante la fermentación de azúcares procedentes de materias primas amiláceas, como el maíz, o de biomasa lignocelulósica, como la madera o la paja. Es un combustible establecido que descarboniza el sector del transporte y puede ser un elemento para reducir las emisiones deCO2 a largo plazo. En colaboración con la Universidad Tecnológica de Lappeenranta-Lahti (LUT) de Finlandia, los investigadores del Campus Straubing de Biotecnología y Sostenibilidad de la Universidad Técnica de Múnich (TUM) han desarrollado un nuevo proceso para la producción de etanol.

En este contexto, se utilizan materiales de desecho del ámbito forestal junto con hidrógeno. El hidrógeno se produce separando el agua en hidrógeno y oxígeno con el uso de electricidad, es decir, con el uso de la electrólisis del agua. En el futuro, esto permitirá utilizar el exceso de electricidad para la producción de etanol.

"El proceso global consta principalmente de subprocesos técnicamente maduros. Sin embargo, la composición de los pasos del proceso y el paso final -la hidrogenación del ácido acético para producir etanol- son nuevos", explica Daniel Klüh, estudiante de doctorado de la Cátedra de Sistemas de Energías Renovables del campus de TUM Straubing.

Los costes del etanol con el nuevo método de producción son competitivos

Los investigadores también han evaluado la viabilidad económica. "Los precios que hemos calculado se basan en hipótesis sobre las materias primas y la energía. No utilizamos los precios actuales del mercado. La base de cálculo de nuestros precios para los componentes del sistema químico es el año 2020", explica Klüh. El coste más bajo del etanol en la modelización fue de 0,65 euros por litro, con unos costes de biomasa de 20 euros por megavatio hora, unos costes de electricidad de 45 euros por megavatio hora y un volumen de producción de aproximadamente 42 kilotoneladas de etanol al año.

"Con las opciones actuales de producción de etanol lignocelulósico, los costes son por tanto competitivos. El precio del etanol es muy sensible a los costes de la electricidad, y fluctúa entre 0,56 y 0,74 euros por litro", explica el profesor adjunto Kristian Melin, del LUT de Finlandia. Una de las razones de la alta rentabilidad es que el rendimiento del etanol es mucho mayor que el del proceso tradicional de bioetanol basado en la fermentación de la paja o la madera. Este proceso produce entre 1.350 y 1.410 litros de etanol, frente a los entre 200 y 300 litros del proceso tradicional por tonelada seca de biomasa.

Dónde podrían ubicarse las instalaciones de producción

Parte del estudio se centra en el posicionamiento geográfico variable de los centros de producción, lo que permitiría alcanzar un grado de independencia de los proveedores. "Los países con un alto potencial de residuos de madera y electricidad verde, como Finlandia o incluso Canadá, pueden servir como productores de ácido acético, que, en el último paso del proceso, se hidrogenará para producir etanol", explica el profesor Tuomas Koiranen, de LUT.

"Es de esperar que, en el futuro, países como Alemania cuenten con un mix de electricidad verde y puedan llevar a cabo la hidrogenación del ácido acético a etanol a nivel doméstico. Sin embargo, Alemania no dispone del potencial de residuos de madera para una gasificación de biomasa a gran escala, necesaria para la síntesis del ácido acético", añade el profesor Matthias Gaderer, catedrático de Sistemas de Energías Renovables de la TUM.

La tecnología debe madurar más

Con el uso de electricidad verde para alimentar la electrólisis, este proceso puede producir un combustible de bajoCO2 que tiene un potencial de reducción de gases de efecto invernadero del 75 por ciento en comparación con un combustible fósil como la gasolina. El etanol está establecido como combustible. Puede utilizarse tanto en forma de gasolina E-10, con un 10 por ciento de etanol en la mezcla de combustible para los automóviles normales, como ya es el caso, o como ED95, que tiene un 95 por ciento de etanol, como sustituto del gasóleo para el transporte de mercancías pesadas.

Con su simulación del proceso, los científicos han demostrado la competitividad del mismo. "Para comercializar este producto, es necesario seguir mejorando el grado de madurez tecnológica. Los próximos pasos podrían consistir en nuevos desarrollos de catalizadores, el diseño de un reactor y la construcción y funcionamiento de un sistema piloto", afirma el profesor Gaderer.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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