Con los precios de la gasolina por las nubes, la dependencia del petróleo importado y el gasto de recursos naturales, encontrar combustibles alternativos es imprescindible. Ya sabemos que han encontrado otras fuentes más limpias y ecológicas para generar alternativas y entre estas se encuentra el alga como elemento base para producir combustible de forma masiva.
Pero ¿Qué sabemos de cómo funciona este combustible o biodiesel hecho de alga? Las algas crecen naturalmente en todo el mundo y bajo las condiciones correctas, se podría producir masiva e ilimitadamente. La mitad de la composición de las algas es aceite lipídico y los científicos llevan décadas investigando este aceite.
¿Qué hace al Biodiesel de alga tan fascinante?
La idea de reemplazar combustibles fósiles por algas, un recurso renovable, para crear biodiesel ya es una posibilidad increíble. Existen más de 100.000 especies diferentes de organismos parecidos a plantas que pertenecen a la familia de las algas. Vienen en distintas formas y colores, desde pequeños protozoos flotando en pozas de agua a enormes montones de algas marinas habitando en el océano. Frondosas algas marinas, musgo y hongos creciendo en rocas, son diferentes formas de algas que además las puedes encontrar en diferentes colores como rojo, verde y café. Las algas crecen muy fácilmente y se pueden manipular para aumentar la producción sin alterar ningún hábitat natural o fuente alimenticia, lo único que necesitan para crecer es agua, luz solar y dióxido de carbono.
Entonces, si hay tantos tipos diferentes de alga ¿Están todas compuestas por lo mismo? La mayoría de las algas contienen diferentes niveles de aceite y la que más sirve para producir biodiesel es la que crece sobre el agua, o sea, alga de agua estancada.
Durante el proceso de creación de biodiesel, las algas consumen dióxido de carbono. Es decir, a través de la fotosíntesis las algas extraen el dióxido de carbono del aire y lo reemplazan liberando oxígeno. Por eso, los productores de biodiesel están construyendo sus plantas cerca de plantas industriales que producen mucho dióxido de carbono y así reducen la contaminación atmosférica.
Las algas, además de servir como combustible, pueden ser útiles como fertilizantes y materia prima. La parte más interesante de este nuevo biodiesel, son los números. Sus productores afirman que son capaces de producir más de 380.000 litros de aceite de alga por 4.000 metros cuadrados al año dependiendo de:
- El tipo de alga que se utilice.
- La forma en que se está cultivando.
- El método de extracción de aceite.
La producción de alga, tiene la capacidad de superar a otros potenciales productos que pueden derivar en biodiesel como el maíz o las palmeras. Por ejemplo, una planta de 100 acres podrá producir 10 millones de galones de biodiesel en un sólo año. Los expertos estiman que se requieren 140 billones de galones de biodiesel de alga para poder reemplazar los productos a base de petróleo al año y para alcanzar esta meta, sólo se necesitan 95 millones de acres para construir las plantas de algas en comparación a los billones que se necesitan para generar biodiesel derivado de otros productos.
Extraer aceite de las algas, se ve como un trabajo sucio. Así que pongámonos a trabajar y entremos en el mundo de la ingeniería del biodiesel de algas.
Ingeniería del biodiesel de alga: Extracción de aceite
¿Cómo se obtiene el combustible de las algas? Es como sacar jugo de una naranja, pero con una reacción química extra. Las algas pueden crecer en sistemas de estanques abiertos o cerrados. Cuando se cosechan las algas, los lípidos o aceites se extraen de las paredes de éstas.
Existen diferentes formas de extraer el aceite, la prensa de extracción es el método más simple y popular. Este método extrae casi el 75% del aceite de las algas y consta de dos partes. El método de disolución de hexano, combinado con la prensa de extracción, es capaz de extraer el 95% de aceite de la alga. Primero la prensa ejerce presión sobre las algas para extraer el aceite y luego los restos de las algas se mezclan con hexano, se filtran y se limpian para que no quede ningún químico en el aceite.
El método de fluidos súper-críticos, extrae el 100% del aceite de las algas. El dióxido de carbono actúa como fluido súper-crítico, se pasa a líquido y se mezcla con las algas, cuando estos dos son combinados, el dióxido de carbono transforma a la alga completamente en aceite. El trabajo y equipo adicional que se necesita para la transformación del dióxido de carbono en líquido lo hace un proceso menos popular.
Una vez que el aceite es extraído, es refinado usando cadenas de ácidos grasos en un proceso llamado transesterificación. En este proceso, un catalizador como hidróxido de sodio, se mezcla con un alcohol como el methanol. La mezcla es refinada para remover el glicerol y el producto final es combustible biodiesel de alga.
El proceso para extraer aceite de las algas es universal, pero las compañías productoras de biodiesel están usando métodos diversos para hacer crecer la suficiente cantidad de algas que se necesita para producir grandes cantidades de combustible. Ahora, aprenderemos cómo lo hacen.
Cultivar algas para usarlas como combustible
Entonces, hemos estado hablando del proceso químico que transforma las algas en combustible. Pero la pregunta más importante es ¿Cómo podemos producir la cantidad necesaria de algas para satisfacer la demanda del biodiesel?
El método más natural para producir algas para biodiesel es el cultivo de estanque abierto. Usando estanques abiertos, se pueden hacer crecer algas en zonas calurosas y soleadas para aprovechar al máximo la producción. Esta técnica es la menos invasiva pero tiene sus defectos. El mal clima y la contaminación pueden deteriorar el crecimiento de las algas, además el agua donde crecen las algas tiene que mantenerse a una cierta temperatura que es difícil de controlar.
Producción de crecimiento vertical y sistema cerrado
La producción de crecimiento vertical y estanque cerrado ha sido desarrollada por compañías para producir más rápido y de manera más eficiente que en un sistema de crecimiento abierto. En el crecimiento vertical, las algas se ponen en bolsas plásticas transparentes para que puedan recibir luz solar por todos lados. Las bolsas se ubican protegidas de la lluvia con una cubierta y en altura. La exposición mayor que tienen al sol, aumenta la productividad de las algas, lo que deriva en mayor producción de aceite. Las algas también están protegidas de la contaminación.
Otras compañías que trabajan en la producción de combustible de alga, están construyendo biorreactores cerrados para aumentar aún más la producción de algas. En vez de hacerlas crecer al aire libre, construyen grandes plantas interiores que mantienen a las algas bajo las condiciones adecuadas para su crecimiento. Ahí, las algas son manipuladas para que crezcan al máximo y pueden ser cosechadas todos los días, lo que conlleva a una gran cantidad de algas y por lo mismo, a una gran cantidad de aceite para generar biodiesel.
Las plantas cerradas de biorreactores, también pueden estar estratégicamente ubicadas cerca de plantas energéticas para capturar el exceso de dióxido de carbono que estas producen y así bajar los niveles de contaminación atmosférica.
Investigadores están probando variaciones para el sistema cerrado, como la fermentación. En este sistema, se le da azúcar a las algas para aumentar su tasa de crecimiento y es un método que elimina todo margen de error ya que pueden mantener todas las variables medioambientales bajo control. El beneficio de este proceso, es que permite que la producción de algas para biodiesel pueda ocurrir en cualquier lugar del mundo, pero los científicos siguen investigando como conseguir la cantidad de azúcar necesaria sin crear problemas.