La Biorrefinería Integrada a escala piloto de Algenol
Nombre
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Fort Myers pilot-scale Integrated Biorefinery (IBR)
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Empresa
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Localización
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Fort Myers (Florida, USA)
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Categoría
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Planta Piloto /
Demostración
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Estado
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Operación
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Materias primas
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Cianobacterias
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Productos
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Etanol, diésel, combustible para aviación y
gasolina
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Puesta en marcha
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2013
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Figura 1. Vista aérea de la IBR de Algenol (extraída
de la Referencia 5)
INFORMACIÓN
GENERAL
Algenol es una empresa de biotecnología industrial
avanzada fundada en 2006 que ha desarrollado una tecnología patentada (“Direct
to Ethanol®”) que utiliza algas para producir los cuatro combustibles más utilizados
(etanol, gasolina, diésel y combustible para aviación). La mayor parte de
combustible (sobre el 85%) es etanol. Tiene un campus de desarrollo comercial
con laboratorios de biología molecular, fisiología, acuicultura, química
analítica e ingeniería en Fort Myers (Florida). El campus incluye la Unidad de Desarrollo
de Proceso (“Process Development Unit”, PDU) que cuenta con un laboratorio de
acuicultura, dos grandes invernaderos para inoculación y una zona exterior de
pruebas para actividades de implementación y optimización. También posee unos
laboratorios de investigación en Berlín (Alemania).
En octubre de 2011, Algenol inició la construcción
de su Biorrefinería Integrada (IBR) a escala piloto en Fort Myers en un terreno
de 14,5 ha adyacente a la PDU. El Departamento de Energía de USA (DOE) concedió
una ayuda de 25 millones de dólares a Algenol para el desarrollo de la IBR en
2009. El Comité de Desarrollo Económico de Lee County también concedió una
subvención de 10 millones de dólares y cerca de 90 millones de dólares fueron aportados
por instituciones privadas en 2011 para la construcción de la planta. Tras la
puesta en marcha de la biorrefinería integrada a escala piloto en 2013, Algenol
dispuso de una plataforma donde el desarrollo de un cultivo de algas podía escalarse
del laboratorio a la producción pre-comercial. Desde 2013, continúa operándola para
demostrar la viabilidad comercial de la tecnología exhibiendo todos los
sistemas requeridos para producir etanol. La IBR contiene miles de
fotobiorreactores en 2 acres junto con la infraestructura y procesos de apoyo
necesarios para producir 16.000 galones de etanol al año.
TECNOLOGÍA “DIRECT TO ETHANOL®”
La tecnología “Direct to ethanol®” usa la luz solar,
algas, tierras no cultivables y dióxido de carbono para producir etanol y algas
“gastadas” que pueden ser convertidas en otros coproductos. Esta tecnología
patentada emplea cianobacterias y fotosíntesis para convertir CO2 y
agua de mar en “azúcar” (piruvato) y, posteriormente, en etanol y biomasa.
La tecnología tiene componentes clave:
1. La plataforma de algas
Algenol mejora la habilidad natural encontrada en
algunas clases de cianobacterias para producir etanol forzando la fijación del
carbono en etanol antes que en las rutinas de mantenimiento de la célula. La
empresa cuenta con aproximadamente 2,300 cepas de algas que han sido recogidas
por todo el mundo, caracterizadas y filtradas para identificar aquellas que son
aptas para la producción comercial de etanol.
2. Fotobiorreactores especializados VIPER™
Otro componente clave es un fotobiorreactor
patentado en forma de película flexible de plástico que facilita la producción
y recogida. El polietileno usado en la construcción de los fotobiorreactores ha
sido específicamente diseñado y mejorado con aditivos y recubrimientos
especiales para optimizar su funcionamiento. Cada fotobiorreactor individual
está provisto con puertos para recogida del etanol y de la biomasa y la
introducción de CO2 y nutrientes. Este sistema cerrado proporciona
una buena protección frente a la contaminación ambiental.
3. Procesado “downstream” energéticamente eficiente
La tecnología patentada “Vapor Compression Steam
Stripping” (VCSS) purifica el etanol para un procesado posterior mediante
destilación convencional y tecnologías de membrana con el propósito de obtener
etanol apto para ser utilizado como combustible.
Figura 2. Esquela de la base de la tecnología “Direct
to ethanol®” (extraída de la Referencia 5)
EL
MODELO DE BIORREFINERÍA
Las algas crecen en los fotobiorreactores en un
ciclo de producción que dura 4 semanas. El etanol se difunde desde la célula al
medio de cultivo y es recogido sin necesidad de destruir las algas. La gravedad
facilita la recogida del etanol y de las algas agotadas desde los
fotobiorreactores. Posteriormente, la biomasa se separa de la mezcla
agua-etanol. Dicha mezcla se envía al equipamiento de procesado “downstream” para
separar y concentrar el etanol. Las algas agotadas se procesan en un petróleo
verde de alta calidad que puede ser refinado en diésel, gasolina y combustible
para aviación.
De acuerdo con la empresa, el modelo presenta las
siguientes cifras:
- 1 ton de CO2 se convierte en 144 galones (545 litros) de combustible (125 galones de etanol y 19 galones de diésel, gasolina y combustible para aviación).
- Productividad > 8,000 TGOLF (Galones totales de combustible líquido) por acre y año (etanol de maíz = 480).
- OpEx ≤ $1.30 por galón.
Figura 3. Fotobiorreactores
VIPER™ especializados (extraída de la Referencia 5)
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REFERENCIAS
1 www.algenol.com (consultada el 24 de mayo de 2016).
2 www.chemicals-technology.com/projects/algenol-biofuels-integrated-bio-refinery-florida
(consultada el 24 de mayo de 2016).
3 ethanolproducer.com/articles/12629/algenol-ethanol-plant-will-have-capacity-to-produce-18-mmgy
(consultada el 24 de mayo de 2016).
4
P. Woods, D. Kramer, and R. Chance: “The
Algenol DIRECT TO ETHANOL® Process” (Presentación). Presentada en el
Bundesalgenstammtisch 5th Federal Algae Roundtable Meeting, 26 de marzo de 2012.
5 “Algenol”
(Presentación). U.S. – China Clean Coal Industry Forum Billings, Montana, 29 de
Agosto de 2015.
