El etanol se produce típicamente por fermentación de azúcares a partir de materias primas ricas en almidón como el maíz o biomasa lignocelulósica como la madera o la paja.
Un combustible establecido para descarbonizar el sector del transporte y un componente potencial para reducir las emisiones de CO2 a largo plazo.
En colaboración con la Universidad Tecnológica Lappeenranta Lahti de Finlandia (LUT), investigadores del Campus de Straubing para Biotecnología y Sostenibilidad de la Universidad Técnica de Munich (TUM) han desarrollado un nuevo proceso para la producción de etanol.
En este sentido, los desechos del sector forestal se utilizan junto con el hidrógeno. El hidrógeno se produce mediante el uso de electricidad para separar el agua en hidrógeno y oxígeno, o electrólisis del agua. En el futuro, esto permitirá que el excedente de electricidad se utilice para la producción de etanol.
“El proceso general consta principalmente de subprocesos tecnológicamente maduros. Sin embargo, la composición de los pasos del proceso y el paso final (hidrogenación de ácido acético para producir etanol) es nueva”, explica Daniel Klüh. Cátedra en Sistemas de Energías Renovables en el Campus TUM Straubing.
El costo del etanol de nuevos métodos de producción es competitivo
Los investigadores también evaluaron la viabilidad económica. “Los precios que calculamos se basan en suposiciones de materias primas y energía.
No utilizamos los precios actuales del mercado. La base para calcular los precios de los componentes del sistema químico es 2020”, explica Klüh. El coste de etanol más bajo modelado fue de 0,65 € por litro, el coste de la biomasa fue de 20 €/MWh, el coste de la electricidad fue de 45 €/MWh y la producción anual de etanol fue de unas 42 kilotoneladas.
“Por lo tanto, el costo es competitivo con las opciones actuales de producción de etanol lignocelulósico. El precio del etanol es muy sensible a los costos de electricidad y fluctúa entre 0,56 y 0,74 euros por litro”, dice LUT de Finlandia, explica Kristian Melin, profesor asistente en Una de las razones de su alta rentabilidad es el rendimiento de etanol mucho mayor en comparación con los procesos tradicionales de bioetanol basados en la fermentación a partir de paja y madera.
Este proceso produce 1350-1410 litros de etanol, mientras que los procesos convencionales producen solo 200-300 litros de etanol por tonelada seca de biomasa.
Lugares donde se pueden ubicar las instalaciones de producción.
Parte de la investigación se centra en la variación en la ubicación geográfica de las bases productivas. Esto nos permite lograr un cierto grado de independencia de nuestros proveedores. “Los países con un alto potencial de residuos y energía verde, como Finlandia y Canadá, pueden servir como productores de ácido acético, que en el paso final del proceso se hidrogena para producir etanol”, explica el profesor Tuomas Koiranen de la LUT. .
“En el futuro, espero que países como Alemania puedan lograr una combinación de energía verde y llevar a cabo la hidrogenación de ácido acético a etanol a nivel nacional. No hay posibilidad de residuos de madera para la gasificación de biomasa, que es necesaria para la síntesis de ácido acético”, agrega el profesor Matthias Gaderer, profesor de Sistemas de Energía Renovable en TUM.
La tecnología necesita madurar aún más
Mediante el uso de energía verde para alimentar la electrólisis, el proceso puede producir un bajo nivel de CO2.2 Un combustible que tiene el potencial de reducir los gases de efecto invernadero en un 75% en comparación con los combustibles fósiles como la gasolina.
El etanol se establece como combustible. Tal como ya está, se puede usar como reemplazo del diésel de carga pesada en forma de gasolina E-10, que contiene un 10 % de etanol en una mezcla normal de combustible para automóviles, o como ED95, que es un 95 % de etanol. .
A través de la simulación de procesos, los científicos han demostrado la competitividad del proceso. “La comercialización de este producto requiere una mayor madurez tecnológica. Los próximos pasos pueden requerir un mayor desarrollo del catalizador, diseño del reactor y construcción y operación del sistema piloto”. Sí “, dijo el profesor Gaderer.