Estados Unidos produce principalmente biodiésel y etanol como combustible , que utiliza maíz como materia prima principal . Estados Unidos es el mayor productor mundial de etanol, habiendo producido casi 16 mil millones de galones solo en 2017. [1] Estados Unidos, junto con Brasil, representó el 85 por ciento de toda la producción de etanol, con una producción mundial total de 27,05 mil millones de galones. El biodiésel está disponible comercialmente en la mayoría de los estados productores de semillas oleaginosas . A partir de 2005 [actualizar], era algo más caro que el diésel fósil, aunque todavía se produce comúnmente en cantidades relativamente pequeñas, en comparación con los productos derivados del petróleo y el etanol como combustible .
Los biocombustibles se utilizan principalmente mezclados con combustibles fósiles . También se utilizan como aditivos. El mayor consumidor de biodiésel es el ejército de los EE. UU . [ cita requerida ] La mayoría de los vehículos ligeros que circulan actualmente en las carreteras de los EE. UU. pueden funcionar con mezclas de hasta un 10% de etanol , y los fabricantes de vehículos de motor ya producen vehículos diseñados para funcionar con mezclas de etanol mucho más altas. La demanda de combustible de bioetanol en los Estados Unidos fue estimulada por el descubrimiento a fines de los años 90 de que el metil terbutil éter (MTBE) , un aditivo oxigenado en la gasolina, estaba contaminando las aguas subterráneas. [2] [3] Los biocombustibles celulósicos están en desarrollo, para evitar la presión al alza sobre los precios de los alimentos y los cambios en el uso de la tierra que se esperaría que resultaran de un aumento importante en el uso de biocombustibles alimentarios. [2]
Los biocombustibles no se limitan a los combustibles líquidos. Uno de los usos de la biomasa que a menudo se pasa por alto en los Estados Unidos es la gasificación de la biomasa . Hay un número pequeño, pero creciente, de personas que utilizan gas de madera para alimentar automóviles y camiones en todo Estados Unidos. [4]
El desafío es expandir el mercado de los biocombustibles más allá de los estados agrícolas donde han sido más populares hasta la fecha. [5] Los vehículos de combustible flexible están ayudando en esta transición porque permiten a los conductores elegir diferentes combustibles según el precio y la disponibilidad.
Las crecientes industrias del etanol y del biodiésel están generando empleos en la construcción, operación y mantenimiento de plantas, principalmente en comunidades rurales. Según la Asociación de Combustibles Renovables , la industria del etanol creó casi 154.000 empleos en Estados Unidos sólo en 2005, lo que aumentó los ingresos de los hogares en 5.700 millones de dólares. También contribuyó con unos 3.500 millones de dólares en ingresos fiscales a nivel local, estatal y federal. [6] Por otra parte, en 2010, la industria recibió 6.646 millones de dólares en apoyo federal, sin contar el apoyo estatal y local. [7]
Basándose en los rendimientos promedio del maíz de los EE. UU. durante los años 2007 a 2012, [8] la conversión de toda la cosecha de maíz de los EE. UU. produciría 34,4 mil millones de galones de etanol, lo que representa aproximadamente el 25% de la demanda de combustible para motores terminado de 2012. [9]
Estados Unidos utilizó biocombustibles a principios del siglo XX. Por ejemplo, los modelos Ford T funcionaban con combustible de etanol . Luego, el interés por los biocombustibles disminuyó hasta la primera y segunda crisis del petróleo, en 1973 y 1979. [ cita requerida ]
El Departamento de Energía estableció el Laboratorio Nacional de Energías Renovables en 1974 y comenzó a trabajar en 1977. El NREL publica artículos sobre biocombustibles. El Congreso también votó la Ley de Política Energética en 1994 y una más reciente en 2005 para promover los combustibles renovables. [ cita requerida ]
El Congreso estableció normas regulares en virtud de la Ley de Política Energética de 2005 destinadas a fomentar la mezcla de combustibles renovables en el suministro de combustible para vehículos de motor de nuestro país. El Congreso apoyó el programa de combustibles renovables en virtud de la Ley de Independencia y Seguridad Energética de 2007 para que contuviera normas de volumen anuales específicas para combustibles renovables completos y también para los grupos fijos de combustibles renovables de diésel basado en biomasa, biocombustibles y biocombustibles avanzados. Los requisitos legales reevaluados también incorporan nuevos criterios tanto para los combustibles renovables como para las materias primas utilizadas para producirlos, incluidos los umbrales de emisiones de gases de efecto invernadero durante el ciclo de vida.
El actual programa de Estándar Nacional de Combustibles Renovables (RFS1) se estableció en virtud de la Ley de Política Energética de 2005 , que modificó la Ley de Aire Limpio al establecer el primer estándar nacional de combustibles renovables. El Congreso de los Estados Unidos le dio a la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) la responsabilidad de coordinar con el Departamento de Energía de los Estados Unidos , el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos y las partes interesadas para diseñar e implementar este nuevo programa. [10]
La Norma de Combustibles Renovables exigía que se utilizaran anualmente 7.500 millones de galones estadounidenses (28 × 10 6 m 3 ) de biocombustibles para 2012, ampliando así el mercado de los biocombustibles. [11]
La EPA anunció que la Norma de Combustibles Renovables de 2009 exigirá a la mayoría de las refinerías, importadores y mezcladores de gasolina no oxigenada que sustituyan el 10,21% de su gasolina con combustibles renovables como el etanol. Ese requisito tiene por objeto garantizar que se vendan al menos 11.100 millones de galones estadounidenses (42 × 10 6 m 3 ) de combustibles renovables en 2009, de acuerdo con los objetivos establecidos por la Ley de Independencia y Seguridad Energética de 2007 (EISA). Si bien el requisito de RFS está aumentando alrededor de un 23% (de 9 mil millones de galones estadounidenses (34 × 10 6 m 3 ) en 2008 a 11,1 mil millones de galones estadounidenses (42 × 10 6 m 3 ) en 2009), el requisito porcentual está aumentando en casi un tercio, de 7,76% en 2008 a 10,21% en 2009. [12]
La EPA determina que los mezcladores de combustible cumplen con los requisitos de combustible renovable examinando los Números de Identificación Renovable que envían a la agencia.
La RFS de 2009 también está presionando contra lo que se conoce como el "muro de mezcla". Para abordar el problema del muro de mezcla, el DOE y otros están estudiando el uso de mezclas de rango medio, como E15 y E20 , para su uso en vehículos estándar que queman gasolina. Permitir que todas las mezclas de gasolina contengan hasta un 20% de etanol duplicaría el mercado potencial para el etanol. [12]
En mayo de 2009, la EPA publicó las revisiones propuestas al programa de Estándares Nacionales de Combustibles Renovables. Estas revisiones abordaron los cambios al programa de Estándares de Combustibles Renovables según lo requerido por la EISA. Los requisitos legales revisados establecen nuevos estándares de volumen específicos para el biocombustible celulósico , el diésel basado en biomasa , el biocombustible avanzado y el combustible renovable total que se debe utilizar en el combustible para el transporte cada año. Los requisitos legales revisados también incluyen nuevas definiciones y criterios tanto para los combustibles renovables como para las materias primas utilizadas para producirlos, incluidos nuevos umbrales de emisión de gases de efecto invernadero (GEI) para los combustibles renovables. Los requisitos reglamentarios para RFS se aplicarán a los productores e importadores nacionales y extranjeros de combustible renovable.
De estas modificaciones, varias son significativamente notables. En primer lugar, el volumen estándar bajo RFS2 se incrementó a partir de 2008 de 5,4 a 9,0 mil millones de galones estadounidenses (20.000.000 a 34.000.000 m 3 ). A partir de entonces, el volumen requerido continúa aumentando bajo RFS2, llegando finalmente a 36 mil millones de galones estadounidenses (140 × 10 6 m 3 ) para 2022. [10]
La EISA estableció nuevas categorías de combustibles renovables y requisitos de elegibilidad, incluido el establecimiento de los primeros umbrales obligatorios de reducción de gases de efecto invernadero para las diversas categorías de combustibles. Para cada vía de combustible renovable, las emisiones de gases de efecto invernadero se evalúan a lo largo de todo el ciclo de vida , incluida la producción y el transporte de la materia prima; el cambio de uso de la tierra; la producción, distribución y mezcla del combustible renovable; y el uso final del combustible renovable. Las emisiones de GEI se comparan luego con las emisiones del ciclo de vida de los combustibles de referencia de petróleo de 2005 (año base establecido como 2005 por la EISA) reemplazados por el combustible renovable, como la gasolina o el diésel . Los umbrales de reducción del desempeño de las emisiones de GEI del ciclo de vida establecidos por la EISA varían de una reducción del 20 al 60 por ciento según la categoría de combustible renovable.
Un estudio de 2022 concluyó que las emisiones resultantes del cambio de uso de la tierra del RFS2 probablemente eran lo suficientemente grandes como para impedir que el etanol de maíz cumpliera con las reducciones del 20 % de gases de efecto invernadero requeridas para el "biocombustible convencional" según la EISA. [14]
La demanda de combustible de etanol en los Estados Unidos fue estimulada por el descubrimiento a fines de la década de 1990 de que el metil terbutil éter (MTBE) , un aditivo oxigenado en la gasolina, estaba contaminando las aguas subterráneas. [2] [3] Debido a los riesgos de litigios generalizados y costosos, y debido a que el uso de MTBE en la gasolina fue prohibido en casi 20 estados en 2006, la sustitución del MTBE abrió un nuevo mercado para el combustible de etanol. [2] Este cambio de demanda de etanol como aditivo oxigenado tuvo lugar en un momento en que los precios del petróleo ya estaban aumentando significativamente. [1] [15] Este cambio también contribuyó a una expansión en el uso de gasohol E10 y a un fuerte aumento en la producción y venta de vehículos flex E85 desde 2002. [16]
La mayoría de los automóviles que circulan actualmente en los EE. UU. pueden funcionar con mezclas de hasta un 10 % de etanol ( E10 ), y los fabricantes de vehículos de motor ya producen vehículos diseñados para funcionar con mezclas de etanol mucho más altas. Aunque el E10 es obligatorio solo en 10 estados, las mezclas de etanol en los EE. UU. están disponibles en otros estados como opcionales o se agregan en porcentajes más bajos como sustituto del MTBE (usado para oxigenar la gasolina) sin ningún etiquetado, lo que hace que las mezclas E estén presentes en dos tercios del suministro de gasolina de los EE. UU. [18]
Ford , DaimlerChrysler y GM se encuentran entre las compañías automotrices que venden automóviles, camiones y minivans " flexibles " que pueden usar mezclas de gasolina y etanol que van desde gasolina pura hasta 85% de etanol ( E85 ). A mediados de 2008, había aproximadamente siete millones de vehículos compatibles con E85 en las carreteras de los EE. UU. [16] Sin embargo, una encuesta de 2005 encontró que el 68% de los propietarios de automóviles estadounidenses de combustible flexible no sabían que tenían un E85 flex. [2] Esto se debe al hecho de que el exterior de los vehículos flex y no flex se ve exactamente igual; no hay diferencia de precio de venta entre ellos; la falta de conocimiento de los consumidores sobre los E85; y también la decisión de los fabricantes de automóviles estadounidenses de no poner ningún tipo de etiquetado exterior, para que los compradores puedan saber que están adquiriendo un vehículo E85. [2] [19] Desde 2006, muchos modelos nuevos de FFV en los EE. UU. cuentan con una tapa de gasolina de color amarillo brillante para recordar a los conductores las capacidades del E85, [20] [21] [22] [23] y GM también está usando una insignia con el texto "Flexfuel/E85 Ethanol" para marcar claramente el automóvil como un E85 FFV. [24] [25]
Una restricción importante que dificulta las ventas de vehículos flex E85 o el abastecimiento con E85 es la limitada infraestructura disponible para vender E85 al público, ya que en octubre de 2008 solo había 1.802 estaciones de servicio de gasolina que vendían E85 al público en todo Estados Unidos, [26] con una gran concentración de estaciones E85 en los estados del Cinturón del Maíz , liderados por Minnesota con 357 estaciones, más que cualquier otro estado, seguido de Illinois con 189, Wisconsin con 118 y Missouri con 112. [26] [27] Solo siete estados no tienen E85 disponible para el público: Alaska , Hawái , Maine , Nueva Hampshire , Nueva Jersey , Rhode Island y Vermont . [26] La principal limitación para una expansión más rápida de la disponibilidad de E85 es que requiere tanques de almacenamiento dedicados en las estaciones de servicio, [2] a un costo estimado de USD 60.000 por cada tanque de etanol dedicado. [28]
Chrysler, General Motors y Ford se han comprometido a fabricar el 50 por ciento de toda su línea de vehículos como combustible flexible en el año modelo 2012, si se desarrolla suficiente infraestructura de abastecimiento de combustible. [20] [29] [30] En cuanto a la política energética, el presidente electo Barack Obama prometió durante su campaña electoral reducir significativamente el consumo de petróleo, con medidas que, entre otras, incluyen obligar a que todos los vehículos nuevos tengan capacidad FFV para fines de 2013. [31]
GreenHunter Energy, Inc. ha iniciado operaciones comerciales en su refinería de biodiésel en Houston, Texas , que puede producir 105 millones de galones estadounidenses por año (400 × 10 3 m 3 /a) de biodiésel. [ cita requerida ] Esa capacidad de producción la convierte en la refinería de biodiésel más grande de los Estados Unidos, apenas superando la refinería de biodiésel de 100 millones de galones estadounidenses por año (380 × 10 3 m 3 /a) construida por Imperium Renewables en Washington .
A modo de comparación, la capacidad total de producción de biodiésel en Estados Unidos alcanzó los 2.240 millones de galones estadounidenses por año (8,5 × 10 6 m 3 /a) en 2007, aunque las malas condiciones del mercado limitaron la producción de 2007 a alrededor de 450 millones de galones estadounidenses (1,7 × 10 6 m 3 ), según la Junta Nacional de Biodiésel (NBB). [32]
En 2006, Fuel Bio abrió la planta de fabricación de biodiésel más grande de la costa este de los Estados Unidos en Elizabeth , Nueva Jersey . La planta de Fuel Bio tiene capacidad para producir una capacidad nominal de 50 millones de galones estadounidenses (190 × 10 3 m 3 ) de biodiésel por año. [33]
El metanol se produjo por primera vez a partir de la pirólisis de la madera, lo que dio lugar a su nombre común en inglés de alcohol de madera . En la actualidad, el metanol se produce generalmente utilizando metano , el componente principal del gas natural , como materia prima. También se puede producir por pirólisis de muchos materiales orgánicos o por Fischer-Tropsch a partir de gas sintético , por lo que se llama biometanol. La producción de metanol a partir de gas de síntesis mediante Biomass-To-Liquid puede ofrecer producción de metanol a partir de biomasa con eficiencias de hasta el 75%. La producción generalizada por esta ruta tiene un potencial postulado (ver la referencia de Olah más arriba) para ofrecer combustible de metanol a bajo costo y con beneficios para el medio ambiente. Sin embargo, estos métodos de producción no son adecuados para la producción a pequeña escala .
Se llevaron a cabo programas de prueba exitosos en Europa y los EE. UU., principalmente en California , con vehículos de combustible flexible de metanol , conocidos como vehículos de combustible flexible M85 . [34] [35] Ford comenzó el desarrollo de un vehículo de combustible flexible en 1982, y entre 1985 y 1992, se construyeron y entregaron 705 FFV experimentales a California y Canadá, incluidos el Ford Escort de 1.6L , el Taurus de 3.0L y el LTD Crown Victoria de 5.0L . Estos vehículos podían funcionar con gasolina o metanol con un solo sistema de combustible. Se aprobó una legislación para alentar a la industria automotriz estadounidense a comenzar la producción, que comenzó en 1993 para los FFV M85 en Ford. [34] [36]
En 1996, se desarrolló un nuevo Ford Taurus FFV, con modelos totalmente capaces de funcionar con metanol o etanol mezclado con gasolina. [34] [37] Esta versión de etanol del Taurus se convirtió en la primera producción comercial de un FFV E85. [38] El impulso de los programas de producción de FFV en las compañías automovilísticas estadounidenses continuó, aunque a finales de la década de 1990, el énfasis se trasladó a la versión E85, como es hoy. [34] El etanol se prefirió al metanol porque hay un gran apoyo de la comunidad agrícola y gracias a los programas de incentivos del gobierno y los subsidios al etanol basado en maíz. [39]
En 2005, el gobernador de California, Arnold Schwarzenegger , puso fin al uso de metanol después de 25 años y 200 millones de millas de operación exitosa, para sumarse al uso creciente de etanol impulsado por los productores de maíz. A pesar de esto, se mostró optimista sobre el futuro del programa, afirmando que "volverá". En 2009, el etanol tenía un precio de 2 a 3 dólares por galón, mientras que el metanol elaborado a partir de gas natural sigue estando a 47 centavos por galón. Actualmente hay más de 60 estaciones de servicio en funcionamiento en California que suministran metanol en sus surtidores. [ cita requerida ]
Un equipo de ingenieros químicos de la Universidad de Arkansas ha desarrollado un método para convertir algas comunes en butanol , que puede utilizarse como combustible en los motores de combustión interna de gasolina existentes. Las algas se cultivan en canales de "canalización" y su crecimiento se mejora mediante el suministro de altas concentraciones de dióxido de carbono a través de membranas de fibra hueca. [40]
Se han planteado dudas sobre la cantidad de energía necesaria para producir etanol apto para combustible en comparación con la cantidad de energía que libera durante la combustión. Según a quién le preguntes, puedes obtener una respuesta diferente sobre si el etanol de maíz produce o no más energía de la que consume. [41]
Por ello, empresas como BP y DuPont han estado estudiando la próxima generación de biocombustibles, investigando específicamente el butanol. [42]
Las ventajas específicas del uso de butanol en comparación con el etanol incluyen un mayor contenido energético por kg, la capacidad de mezclarse en concentraciones más altas sin una mayor adaptación de los vehículos y el potencial de utilizar la infraestructura de almacenamiento y transporte existente. [43]
El uso del maíz como materia prima para producir etanol o butanol parece inviable sin mejoras tecnológicas significativas en términos de rendimiento. Actualmente, se pueden producir alrededor de 2,5 galones estadounidenses (9,5 L) de butanol por bushel de maíz (373 l/t). [44] Mientras tanto, se pueden producir alrededor de 2,75 galones estadounidenses (10,4 L) de etanol por bushel de maíz (410 l/t). [45] Nuestra producción actual de etanol es de alrededor de 5 mil millones de galones estadounidenses por año (19 × 10 6 m 3 /a), pero requiere el 20% de la cosecha de maíz de los Estados Unidos y solo reemplaza el 1% de su uso de petróleo. [41] Alcanzar el mandato de biocombustible de 36 mil millones de galones estadounidenses (140 × 10 6 m 3 ) para 2022 sería una tarea difícil si solo se usara maíz como materia prima. [46]
Muchos materiales de biomasa celulósica producen metano de forma natural. El metano es el componente principal del gas natural. El metano de origen natural suele considerarse una fuente de contaminación procedente de vertederos, granjas lecheras y desechos humanos. La EPA emite normas de forma rutinaria para reducir las emisiones de metano procedentes de vertederos [47] y otras fuentes.
Las emisiones naturales de metano , normalmente llamadas gas de vertedero o biogás , no son lo suficientemente limpias como para ser introducidas directamente en el sistema de Gasoductos Nacionales de Gas Natural de los EE. UU., pero se ha desarrollado tecnología para hacerlo. [48] El gas de calidad de gasoducto se llama Gas Natural Renovable (GNR).
En julio de 2014, la EPA emitió una resolución que establecía que el RNG producido en vertederos calificaría como combustible D3 RIN según RFS2. [49] En un mes, la generación D3 RIN se disparó de los 4000 registrados en julio a 3,49 millones en agosto de 2014. Como se puede ver por los 4000 créditos D3 RIN emitidos en julio de 2014, la industria había avanzado poco en el desarrollo de un combustible D3 económicamente viable antes de que la EPA dictaminara que el RNG producido en vertederos calificaría como combustible D3.
La generación de D3 RIN ha seguido aumentando y dos años después, en agosto de 2016, era de 15,6 millones de EGE (galones equivalentes de etanol). [50] En 2015, más del 98% de los créditos D3 RIN emitidos se emitieron para RNG.
El Consejo Americano de Biogás cree que se pueden producir 17.900 millones de galones equivalentes de diésel de GNR cada año a partir del flujo de desechos existente en Estados Unidos. [51]
Los investigadores del Centro Agrícola de la Universidad Estatal de Luisiana, en el Instituto de Biocombustibles y Bioprocesamiento de Luisiana, están estudiando la producción regular de biomasa para su conversión económicamente viable en biocombustibles y bioenergía utilizando la infraestructura de refinería existente. Este proyecto, llamado Iniciativa de Bioproductos Sostenibles del Centro Agrícola de la LSU , [52] involucra a un equipo de socios universitarios e industriales que están estudiando cómo utilizar la caña de azúcar y el sorgo dulce para ayudar a revitalizar las industrias azucarera y química de Luisiana. El proyecto ampliará el sector agrícola regional del sur de los Estados Unidos utilizando sorgo dulce y caña de azúcar para producir butanol, gasolina, isopreno y subproductos químicos. Los promotores creen que el proyecto eventualmente contribuirá significativamente a mejorar la prosperidad rural y la creación de empleo en la región sur de los Estados Unidos. [53]
Bruce Dale, investigador de la Universidad Estatal de Michigan , afirma que el 30% de la energía de Estados Unidos se podrá obtener de aquí a 2030. Las emisiones de gases de efecto invernadero se reducen en un 86% en el caso de la celulosa, frente al 29% en el caso del maíz. Ahora se está construyendo una planta en Georgia para producir hasta 100 millones de galones estadounidenses (380.000 m3 ) al año. [54]
En mayo de 2008, el gobernador de Minnesota, Tim Pawlenty , firmó un proyecto de ley que exigirá que todo el combustible diésel vendido en el estado para su uso en motores de combustión interna contenga al menos un 20 % de biodiésel antes del 1 de mayo de 2015. [55]
En julio de 2007, el gobernador de Oregón , Ted Kulongoski, firmó una ley que exigirá que toda la gasolina vendida en el estado se mezcle con un 10% de bioetanol , una mezcla conocida como BE10, y que todo el combustible diésel vendido en el estado se mezcle con un 2% de biodiésel , una mezcla conocida como BD2. [56] Actualmente, Oregón tiene la única estación de biocombustibles del país que puede ser utilizada por cualquier tipo de vehículo.
El Departamento de Energía de los Estados Unidos ha anunciado [57] que ha seleccionado seis proyectos de biocombustibles avanzados dirigidos por universidades para recibir hasta 4,4 millones de dólares, sujetos a asignaciones anuales. Los adjudicatarios —Georgia Tech Research Corporation , la Universidad de Georgia , la Universidad de Maine , la Universidad Estatal de Montana , el Instituto de Tecnología Steven's en Nueva Jersey y la Universidad de Toledo en Ohio— recibirán fondos para realizar investigación y desarrollo de tecnologías de conversión de biomasa rentables y respetuosas del medio ambiente para convertir materias primas no alimentarias en biocombustibles avanzados. Combinado con una participación de la universidad en los costos del 20%, se prevé una inversión de más de 5,7 millones de dólares en estos proyectos.
La mayoría de los proyectos involucrarán microbiología , incluyendo los proyectos de la Universidad de Georgia y la Universidad Estatal de Montana, que se centran en producir aceites a partir de algas. La Universidad de Georgia investigará el uso de excrementos de aves de corral para producir nutrientes de bajo costo para las algas, mientras que Montana State, en asociación con la Universidad Estatal de Utah, investigará el contenido de aceite, el crecimiento y la producción de aceite de cultivos de algas en estanques abiertos. Aplicando la microbiología a la conversión de biomasa, la Universidad de Maine estudiará el uso de bacterias para crear biocombustibles a partir de materias primas disponibles regionalmente, como lodos de algas y corrientes de desechos de fábricas de papel, mientras que la Universidad de Toledo intentará utilizar pellets que contengan enzimas para convertir eficientemente la biomasa celulósica en etanol.
En cambio, Georgia Tech Research Corporation y Steven's Institute of Technology están investigando la gasificación de biomasa . Georgia Tech evaluará dos gasificadores experimentales que funcionan con residuos forestales , mientras que Steven's Institute probará un novedoso reactor de microcanales que gasifica aceite de pirólisis , un aceite similar al petróleo que se produce al exponer fuentes de biomasa como astillas de madera a altas temperaturas en ausencia de oxígeno. La biomasa gasificada se puede utilizar como combustible gaseoso o pasar a través de un catalizador para producir una amplia gama de combustibles líquidos y productos químicos.
Lamentablemente, los costos de producir etanol a partir de materias primas celulósicas, como las astillas de madera, siguen siendo aproximadamente un 70% más altos que los de la producción a partir de maíz, debido a que se requiere un paso adicional en el proceso de producción, en comparación con la producción de etanol derivado del maíz. Hasta hace poco, la idea de extraer etanol de desechos agrícolas y otras fuentes apenas se aferraba a la vida en los recovecos de los campus universitarios y los laboratorios federales, debido a los problemas de producción, así como a la necesidad de reunir a un amplio equipo de especialistas.
Pensemos en lo siguiente: encontrar una bacteria en el tracto intestinal de una vaca o en el estiércol de un elefante que tenga la enzima correcta para degradar la celulosa, y luego recurrir a genetistas para modificar esa enzima, impidió que esta desalentadora hazaña creciera más allá de su estado embrionario. Ahora, todo eso está cambiando con una carrera en la que participan aproximadamente treinta empresas que intentan lograr esta hazaña alquímica, y en el proceso trabajan directamente o en coordinación con: grupos ambientalistas, empresas de biotecnología, algunas de las principales compañías petroleras, gigantes químicos, fabricantes de automóviles, halcones de defensa y capitalistas de riesgo. El ganador será quien pueda producir etanol celulósico en cantidades masivas por el menor dinero posible por galón.
Dado que la mayoría de estas empresas de biocombustibles ( Iogen Corporation, SunOpta 's BioProcess Group, Genencor , Novozymes , [58] Dyadic International, Inc. (DYAI), Alternative Energy Sources , Inc. [Nasdaq:AENS], con sede en Kansas City , Flex Fuels USA, con sede en Huntsville, Alabama (ahora propiedad de Alternative Energy Sources), [59] o BRI Energy, LLC, [60] Abengoa Bioenergy ) [61] se encuentran en América del Norte, Estados Unidos se encuentra en una posición única para liderar el camino en el desarrollo, la producción y la venta de una nueva fuente de energía.
Archer-Daniels-Midland Company (ADM) ha invertido mucho en la construcción de aproximadamente 100 plantas de producción de etanol de maíz, conocidas como biorrefinerías, y produce aproximadamente una quinta parte del suministro de etanol del país. Esto se produjo debido a un exceso de capacidad estacional en sus plantas de jarabe de maíz cuando había excedentes disponibles para producir etanol. ADM está en una posición única para utilizar partes no utilizadas de la cosecha de maíz y convertir los desechos previamente descartados en un producto viable. [62] La cáscara que rodea al maíz contiene fibra que los microorganismos productores de etanol del gigante de procesamiento de granos de Decatur, Illinois , no pueden utilizar. Averiguar cómo convertir la fibra en más azúcar podría aumentar la producción de una planta de etanol de maíz existente en un 15%. En consecuencia, ADM no tendría que averiguar cómo recolectar una nueva fuente de biomasa, sino simplemente utilizar la infraestructura existente para recolectar maíz. Los ejecutivos de ADM quieren ayuda del gobierno para construir una planta que podría costar entre 50 y 100 millones de dólares. ADM contrató a la directora de refinación de petróleo de Chevron , Patricia A. Woertz, para transformar ADM en el Exxon-Mobil de la industria del etanol. [63]
Mientras tanto, DuPont , el gigante químico, está intentando averiguar cómo construir una biorrefinería alimentada con rastrojos de maíz (los tallos y hojas que quedan en el campo después de que los agricultores cosechan su cosecha). El objetivo de la empresa es producir etanol a partir de celulosa a un costo tan bajo como el de los granos de maíz para el año 2009. Si funciona, la tecnología podría duplicar la cantidad de etanol producido por un campo de maíz.
Cello Energy se propuso producir biocombustible a partir de astillas de madera y otros tipos de biomasa. En 2010, la Agencia de Protección Ambiental planeó mezclar 100,7 millones de galones de biocombustible con el suministro de combustible del país, y el 70 por ciento del biocombustible sería proporcionado por Cello Energy. [64] Sin embargo, la empresa se declaró en quiebra en 2010 después de perder una demanda federal por defraudar a los inversores. [65] [66]
Diversa Corporation, una empresa de biotecnología con sede en San Diego , examinó cómo la biomasa se convierte en energía en el entorno natural. Han descubierto que las enzimas inherentes a las bacterias y protozoos que habitan en el tracto digestivo de las termitas domésticas convierten de manera eficiente el 95% de la celulosa en azúcares fermentables. Mediante tecnologías patentadas de extracción y clonación de ADN , pudieron aislar las enzimas que degradan la celulosa. Al recrear este proceso natural, la empresa creó un cóctel de enzimas de alto rendimiento para facilitar la producción industrial de etanol. Aunque todavía se encuentra en las primeras etapas de este trabajo, los resultados iniciales son prometedores. Actualmente, estas costosas enzimas cuestan alrededor de 25 centavos por galón de etanol, aunque es muy probable que este precio se reduzca a la mitad en los próximos años.
La construcción de la primera planta comercial estadounidense productora de etanol celulósico comenzará en el estado de Iowa en febrero de 2007. La planta de etanol Voyager en Emmetsburg , propiedad de POET, LLC , se convertirá de una instalación convencional de molienda en seco de maíz de 50 millones de galones estadounidenses por año (190 × 10 3 m 3 /a) en una biorrefinería a escala comercial de 125 millones de galones estadounidenses por año (470 × 10 3 m 3 /a) que producirá etanol no solo a partir del maíz sino también del tallo, las hojas y las mazorcas de la planta de maíz.
La mayoría de las plantas de etanol dependen del gas natural para alimentar sus equipos de procesamiento. El proceso que se utilizará en la planta de Emmetsburg permitirá que la planta produzca un 11% más de etanol por peso de maíz y un 27% más por área de maíz. El proceso reduce la necesidad de energía a partir de combustibles fósiles en la planta en un 83% al utilizar parte de su propio subproducto para generar energía. La planta, que costará 200 millones de dólares, está programada para comenzar a funcionar en febrero y tardará unos 30 meses en completarse. La finalización del proyecto depende de la financiación parcial de una subvención del Departamento de Energía de los Estados Unidos, lo que es probable ya que el gobierno de los Estados Unidos considera el proyecto de energía renovable como un problema de seguridad nacional en toda regla.
Green Plains Renewable Energy afirma ser el cuarto mayor productor de combustible de etanol en América del Norte (a febrero de 2012). [67]
Energías renovables en EE.UU.:
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