UNA ALTERNATIVA ENERGÉTICA: HIDRATOS DE METANO

Trataremos de este tema,siendo de amplia investigación actual, aunque se seguiría imitiendo CO2 al utilizar este gas hidratado,pero en menor medida que el petróleo, ya que tiene propiedades parecidas al del gas natural.Considero,que es una alternativa para el futuroincierto del petróleo:




Los hidratos de metano constituyen una potencial fuente de energía, que cobra cada vez mayor importancia dado el progresivo agotamiento de los recursos energéticos del planeta . Los hidratos de carbono consisten en compuestos de inclusión cristalinos (clatratos) de agua y metano, similares al hielo, en donde las moléculas de agua forman una estructura tridimensional (anfitrión) que aloja en su interior la molécula de gas metano (huésped). Una composición tipo estaría formada por 5,75 moléculas de agua que rodean una molécula de metano. Su formación tiene lugar a bajas temperaturas (< 0ºC) y presiones moderadas o altas. Los yacimientos de hidratos de metano se encuentran en las plataformas continentales de los mares y océanos, y el manto de las zonas árticas. Intervalos típicos de formación de hidratos de metano son profundidades entre 280 – 4000 m, temperaturas entre 273 (280 m) y 296 K (4000 m), y presiones entre 4,14 (280 m) y 41,4 MPa (4000 m).
El interés de los hidratos de metano como recurso energético es evidente dada la presencia de metano en su composición. Asimismo, es el combustible fósil más limpio con el medio ambiente por su elevada relación H/C y con una aplicabilidade creciente no sólo como fuel sino también como materia prima química. Por otra parte, el volumen potencial disponible de hidratos de metano es enorme. Se estima que existen unas reservas aproximadas de metano en forma de hidratos de 13.000 Tm3 (T (tera) = 1012) mientras que la capacidad existente en los yacimientos de metano convencionales se estima en 180 Tm3. Asimismo, el volumen total de hidratos de metano indicado representa aproximadamente el doble del resto de combustibles fósiles en todo el mundo. Su distribución geográfica es igualmente interesante puesto que es un recurso menos concentrado que los yacimientos de petróleo y gas natural actuales. Los yacimientos registrados hasta la fecha se encuentran en el Ártico y en las plataformas marinas de la práctica totalidad de los continentes, con lo que un mayor número de países podrían tener acceso directo a este recurso energético.
La obtención de metano a partir de sus hidratos plantea una serie de problemas técnicos. Un primer problema está relacionado con la adecuada detección y cuantificación de los yacimientos. El método más utilizado consiste en la realización de perfiles de reflexión sísmico, concretamente en el procedimiento denominado BSR (Bottom simulating reflector, “reflexión simulada del fondo”), que distingue entre diferentes capas del sustrato geológico en función de su mayor o menor impedancia acústica. Una vez detectado el yacimiento, interesa igualmente determinar la naturaleza de los sedimentos minerales a los que se encuentra asociados, normalmente mediante prospección y extracción de muestras in situ. El yacimiento de hidrato de metano puede estar constituido por una gran bolsa separada o en cambio (y esta es la situación más frecuente), presentarse ocupando los espacios entre los diferentes estratos sedimentarios. La importancia del sedimento no debe infravalorarse puesto que resulta más sencilla la extracción del hidrato de metano si el grano del sedimento es grueso en lugar de fino. En este último caso se requiere más tiempo y el esfuerzo económico es sensiblemente superior. Asimismo, la naturaleza química del sedimento influye en el hábito cristalino del hidrato y en su facilidad de nucleación y cristalización, y por ende, en su potencial descomposición. Una línea de investigación actualmente en desarrollo y de gran interés trata de determinar en laboratorio los intervalos de estabilidad (presión, temperatura, composición, difusión) de los hidratos de metano en diferentes medios porosos y de composición química. De esta manera, se pueden determinar las cinéticas de formación/descomposición y el efecto catalítico de las potenciales impurezas. Estos datos poseen un extraordinario valor con vistas a evaluar el potencial de explotación real del yacimiento.
No obstante, el principal problema económico consiste en la extracción del metano de su hidrato para su separación y aprovechamiento posterior. Las dos opciones son la despresurización o el calentamiento directo. La primera alternativa se considera la más factible desde un punto de vista económico y parece ser la que ya se está aplicando en algún yacimiento en Siberia. La segunda vía requiere calentar el yacimiento, lo cual puede hacerse introduciendo un agente de calefacción (vapor de agua). Sin embargo, las elevadas profundidades a las que es necesario perforar (> 300 m) hacen inviable la aportación de calor directamente desde la superficie al fondo del yacimiento debido a las pérdidas energéticas producidas durante el transporte. Una solución ingeniosa sobre este problema y que podría hacer viable la alternativa del calentamiento directo es la sugerida por la empresa americana Precisión Combustion. Esta empresa ha desarrollado una caldera que podría introducirse directamente en el yacimiento, generando el calor necesario para fundir el hidrato liberando el metano. La caldera incorpora una tecnología propia de combustión catalítica basada en un catalizador de platino, que permite realizar una combustión controlada a baja temperatura dentro del yacimiento (por la presencia del catalizador). De acuerdo con sus cálculos, la caldera sólo consumiría un 15% del metano liberado para generar calor, siendo el balance económico un 50% más favorable que la posibilidad de introducir calor directamente desde la superficie. Esta empresa también afirma que esta tecnología permitiría eliminar CO2 del medio ambiente y secuestrarlo dentro del yacimiento de hidrato de metano. Las razones que aportan es la mayor estabilidad del hidrato de CO2 con relación al de metano, existiendo incluso a temperaturas mayores. Asimismo, el calor de formación del hidrato de CO2 (exotérmico) es mayor que el calor de disociación del de metano (endotérmico), siendo factible la posibilidad de “secuestrar” o almacenar el CO2 generado en la combustión e incluso, introducirlo desde la superficie. No obstante, la empresa advierte que la técnica se ha desarrollado a nivel de laboratorio y se encuentra todavía en fase de explotación técnica real. Como se puede apreciar, el volumen existente de hidratos de metano y la previsible escasez de recursos energéticos a medio plazo ha convertido a la investigación sobre técnicas de explotación en un campo con un ya hoy brillante presente.

¿CUÁL ES EL SISTEMA UTILIZADO POR BFS?

La energía existente en un metro cúbico de nuestro sistema es equivalente a la energía que hay en un millón de metros cúbicos del agua del mar.”

Bio Fuel Systems S.L. ha desarrollado un proceso convertidor de energía basado en tres elementos: la energía solar, la fotosíntesis y el campo electromagnético. Dicho proceso permite obtener biopetróleo, equiparable al de origen fósil.

Gracias a su sistema SITE, (Sistema Integral de Transferencia Energética), BFS es capaz de obtener una alta tasa productiva de biomasa y hacerlo de forma continuada.

El sistema SITE se basa en la generación de ciclos completos de transferencia y transformación de energía electromagnética, en química lo que le permite una producción de Biopetróleo y sub-productos, con la captación de CO₂, en continuo y de forma autónoma. Además, apenas consume agua salada para su funcionamiento y es autogenerador de energía, la cual puede obtener directamente utilizando residuos urbanos e industriales.

BFS HA ELABORADO UN PROCESO DE FIJACIÓN DEL CO2

Para la producción de biopetróleo, BFS emplea los excesos de dióxido de carbono (CO₂) que produce la actividad industrial, bien por generación de energía, bien por consumo, de forma que no sólo no contamina, sino que contribuye a limpiar la atmósfera.

La emisión de dióxido de carbono se reduce significativamente y tampoco se producen emisiones sulfurosas, lo que resulta decisivo para evitar la lluvia ácida, además de contribuir a limitar el efecto invernadero y cumplir los objetivos establecidos por el protocolo de Kyoto.

De esta forma, BFS es el único sistema capaz de reducir de forma real el efecto invernadero, ya que recicla, las emisiones de CO₂ derivadas de su producción y reduce el CO₂ ya existente en la atmósfera.

Bio Fuel Systems no sólo produce biopetróleo, sino que su producción abarca todo el abanico de combustibles derivados de hidrocarburos, además de celulosa, silicatos, otros muchos sub-productos…

¿QUIÉN ES BIO FUEL SYSTEMS?

Bio Fuel Systems es una empresa 100% española, con sede en Alicante, creada en 2006. Es el resultado de un proyecto de investigación desarrollado durante tres años por un equipo de científicos e ingenieros, en colaboración con la Universidad de Alicante.

Centrada en el desarrollo de biopetróleo a través de fitoplácton (biomasa marina), ha dedicado sus recursos al desarrollo de un sistema que permita la producción masiva y sostenible de este biopetróleo a escala comercial, en respuesta a la creciente demanda de energía renovable. El resultado ha sido el primer biopetróleo existente en la actualidad, y la creación de la primera planta de producción de biopetróleo en Alicante (en construcción).

BFS ha conseguido un sistema de conversión de energía que permite la producción masiva y sostenible del primer biopetróleo existente en el mundo. Se trata de una nueva fuente de energía, similar al petróleo, con todos sus productos y ventajas, pero sin sus inconvenientes:

· No aumenta las emisiones de CO₂ sino la reduce.

· No aporta SO₂.

· Está prácticamente exento de productos secundarios nocivos que se encuentran en el petróleo fósil.

Partiendo de lo que BFS llama “Súper algas”, (cepas de algas de origen natural pero adaptadas y modificadas posteriormente para que presenten una elevada tasa de reproducción y producción de compuestos energéticos), BFS obtiene biomasas mucho mayores a las que se consiguen con cualquier otro sistema en el que se emplean cultivos terrestres, (palma, girasol, colza), así como sistemas convencionales de foto-biorreactor, lo que garantiza una alta eficacia de su sistema. Este biopetróleo sustituye en un 100% al petróleo tradicional, sin necesidad de ser mezclado con él para ser utilizado en cualquier tipo de aplicación.

BASES DEL SISTEMA DE PRODUCCIÓN DE MICROALGAS

Criterios para la selección de especies de micro algas
Básicamente el conjunto de reacciones y ecuaciones de la fotosíntesis oxidativa es común a la mayoría de vegetales terrestres y marinos, pero la singularidad del sistema BFS radica en que, los organismos que utiliza no pierden el tiempo en la formación de ningún tipo de estructura (raíces, tallos, hojas, flores, etc., etc.) no productivos desde el punto de vista trófico (que no realizan o no lo hacen con igual intensidad, el ciclo de Calvin). Exactamente la condición de unicelular hace que el individuo pueda ser considerado directamente más o menos productivo (como unidad), simplemente porque la concentración de productos energéticos (o directamente aprovechables) puede ser expresada como un porcentaje absoluto del individuo.
La singularidad anterior no es posible reflejarla (al menos de manera absoluta) en ningún otro tipo de organismo si no cumple la condición de unicelularidad.
Discosphaera tubifera es otro heterococolitofórido que conforma parte del fitoplancton marino. Como todos ellos un organismo muy eficiente en la fijación de CO2, y en la producción de compuestos grasos para mantener su flotabilidad.
El sistema productivo de biomasa y energía desarrollado por BFS en cooperación con la Universidad de Alicante es pionera por basar su estrategia en las siguientes características:
1. Obtiene los recursos energéticos de la base de la cadena trófica acuática, zona donde se concentra el 100 % de la energía entrante (organismos autótrofos unicelulares).
2. Los organismos que utiliza son los más eficientes, energéticamente, del total de seres vivos del planeta. Sólo emplea organismos autótrofos unicelulares con reproducción preferente mitótica (asexuada).
3. Prioriza el uso de especies fitoplanctónicas con la relación superficie/volumen (r2/r3) favorecida. Su eficiencia captadora de luz, nutriente y CO2 es mayor.
4. Para una óptima producción utiliza el CO2 que se produce en el conjunto de actividades agrícolas, industriales, ganaderas y en general actividades antrópicas. ES EL ÚNICO PROCESO PRODUCTIVO DE COMPUESTOS ENERGÉTICOS QUE NO AUMENTA Y REDUCE DE FORMA EFICAZ LA CONCENTRACIÓN ATMÓSFÉRICA DE CO2
5. Todos los subproductos que se puedan obtener del proceso productivo BFS son útiles, sostenibles, no contaminantes y económicos. Nuestro residuo final tiende a “0”.

Fundamentalmente desarrollamos cultivos de microalgas eucariotas en fotobiorreactores cilíndricos verticales. Este sistema nos permite acumular hasta 3 m3 de agua productiva por m2 de superficie ocupada. Frente a los sistemas habituales, dispuestos en tuberías horizontales, existe una notable diferencia en la cantidad de agua acumulada por m2. Generalmente en los sistemas convencionales no se superan los 150 – 250 l/m2, lo cual cuando se compara en el rango de producción de 1.0 a 3.0 gr/l de biomasa seca por día, la diferencia de producción es entre 12 y 20 veces superior a otros sistemas de producción de biomasa microalgal.


El factor más importante del sistema es la elección de las microalgas. Como norma general exigimos a las especies que vamos a utilizar una serie de criterios o condiciones que consideramos fundamentales:

a. Universalidad. Utilizamos especies fitoplanctónicas de amplia distribución geográfica. Ello implica que la especie será euritérmica, y en general resistente a las condiciones climáticas oscilantes. Este criterio es de vital importancia en latitudes con marcada estacionalidad.
b. Particularidad. Cuando planteamos instalaciones en áreas geográficas con climas extremos (muy cálidos o muy fríos, en general climas homeotérmicos) trabajamos con especies autóctonas.
c. r-estrategas. Normalmente utilizamos especies oportunistas con estrategia de supervivencia en ecología conocida como tipo r. Son especialmente eficientes y eficaces en la captación de nutrientes y de la luz. Cuando se emplean en cultivos intensivos responden perfectamente (alta tasa de reproducción) en medios acuosos no limitantes desde el punto de vista nutricional, y controlan/limitan el desarrollo de poblaciones microalgales y bacterianas no deseadas en los cultivos.
d. Eurihalinidad. Preferentemente se seleccionan especies eurihalinas, con alto grado de tolerancia a las oscilaciones de salinidad. En un cultivo intensivo superior a la ha de superficie, especialmente en latitudes con estacionalidad marcada, es difícil y costoso garantizar la estabilidad en la concentración salina del sistema (especialmente en sales carbonatadas).
e. Amplia tolerancia a la fotoinhibición. Empleamos especies que no suelen ser exageradamente heliófilas ni umbrófilas, si bien para la mayor parte e zonas con estacionalidad marcada la heliofilia es un carácter mejorador.
f. Relación Superficie/Volumen (S/V o r2/r3). Utilizamos especies normalmente inferiores a 10.0 µm de ø celular. Preferentemente trabajamos en el intervalo: 1.0 – 5.0 µm de ø celular. Son más eficientes en la captación de luz y nutrientes.
g. Holoplanctónicas. Especies de vida planctónica estricta. Menor posibilidad de fouling (adherencias).
h. Relación calorimétrica mínima 4000 cal/gr. Normalmente seleccionamos las que están en el intervalo de 5.000 – 5.700 cal/gr.
i. Tasa de división 0.5 – 1.5 div/dia.
j. Resistencia a los sistemas físicos del cultivo: El cultivo está siempre en flujo continuo, y las especies cultivadas pasan y discurren por diferentes etapas muy agresivas dese el punto de vista mecánico:
a. Sistemas de Bombeo/Impulsión
b. Sistemas antifouling
c. Sistemas de filtración
d. Sistemas de extracción
k. Alta tolerancia a concentraciones de O2 elevadas. Las especies cultivadas son fotosintéticamente activas, y por tanto producen gran cantidad de O2, éste normalmente es tóxico por encima de los 14 mg/l.
l. Alta tolerancia a concentraciones elevadas de CO2 y NOx. El cultivo se realiza utilizando humos de combustión con concentraciones de entre el 8 – 18 % CO2 y de hasta el 70 % NOx.
Cuando hablamos de biocombustibles obtenidos a partir de seres vivos, especialmente de autótrofos (99,9 % del total), no podemos evitar pensar en cultivos vegetales. Básicamente estos pueden ser de dos tipos:
a. De porte herbáceo. Cultivos de girasol, soja, colza, etc. Máximo 2 cosechas AÑO, y normalmente una.
b. De porte arbóreo. Palma, Olivo, Ricino, Aguacate, etc. Salvo en el caso del ricino (2 años) el resto de vegetales arbóreos explotables suele necesitar 4 AÑOS para dar el primer fruto (única parte explotable).