Ideas for Biofuels
jueves, 22 de julio de 2004
Plan de Lección 5
The Spanish translation is by Oliver Muñoz Esquivel from the Republic of Panama..
Oliver Muñoz Esquivel
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DRAFT from www.biomasscouncil.org
Un llamado por avances revolucionarios en tecnologías biomass de combustibles líquidos
Revolución de la mayor importancia
La necesidad:
1. El incremento en el uso y dependencia mundial en el petróeo importado;
2. el alcance de los picosmáximos de producción de petróleo en 10-30 años con el aumento inaceptable de los precios que ocurre actualmente:
3. La creciente preocupación en torno a la seguridad nacional, energética y a lo interno del territorio relacionada con aspectos energéticos;
4. La pérdida de industrias básicas en Estados Unidos y de trabajos industriales de alta calidad;
5. La ubicación de la mayoría de las reservas de petróleo en regiones inestables del mundo;
6. El incremento en la contaminación ambientanl debido a la producción, transporte, refinación, distribución y combustión de combustibles fósiles y el uso de productos petroquímicos;
7. El incremento de la pérdida de la capa superior de los suelos, desertificación y los hábitat silvestres como resultado de la escasez de refugios, comida y agua en muchas regiones del mundo,
8. La estabilización de los casos verdes se está convirtiendo en una priordad a nivel mundial; y
La opinión mundial apoya la toma de acciones ahora. (i.e. Thomas Friedman en su columnaa del New York Times del 27/6/04). Hace un a llamado a:
Programa Conjunto Chino-Americano para el Desarrollo de Energías Alternativas. Aproximadamente 30,000 vehículos nuevos se encuentran en las calles de Beijing cada mes. Cada día, los titulares de los periódicos en China tratan acerca de los problemas de escasez de energía y apagones. Oficiales de Estados Unidos estiman que 24 de 31 provincias chinas están experimentando escasez de electricidad.
La política exterior de China consiste actualmente de dos temas:
Taiwán y
Búsqueda de petróleo.
Las importaciones de petróleo de China aumentaron solamente el año pasado en un 30%. Eta no es una situación saludable. Hablando en términos ambientales, en 10 días en Beijing puede ver el cielo azul solamente una vez. Los otros días era un cielo gris, con una neblina por la contaminación. En términos de desarrollo, el crecimiento de China pronto va a verse limitado, si no lo está ahora, debido a la escasez energética.
En términos estratégicos, China y América pueden encontrarse en una situación peligrosa de competencia por combustible.
Continúa proponiendo un:
Gran Proyecto entre China y Estados Unidos - Manhattan, un programa de ataque conjunto para desarrollar energías alternativas limpias, que permita reunir a los mejores científicos de China y su habilidad para reforzar proyestos pilotos, con los mejores cerebros de América, el dinero y la tecnología. "Cuando se trata de tecnología renovable y energía sostenible, China puede ser el laboratorio del mundo - no solo el taller de trabajo del mundo - dice Scott Roberts, analista de Cambridge Energy Research Associates en China. Por qué no?
Soluciones
Hay muchos enfoques para encarar el gran reto de reducir la dependencia
del petróleo que impulsa la economía de los Estados Unidos y del Mundo.
Soluciones Americanas incluyen:
1. Recomendaciones desarrolladas por la Coalición del futuro de la Energía ( Energy Future Coalition)
(www.energyfuturecoaltion.org);
2. Recomendaciones, aun por ser presentadas por la Comisión Nacional de Políticas de Energía mas adelante este año:
www.energycommission.org
3. Recomendaciones de políticas de energía renovable por el Consejo Americano de Energía Renovable (los consejos que se resumen a continuación serán la contribución de la Biomasa) las cuales también serán presentadas antes de final de año.
Tomadas en conjunto, estas políticas, recomendaciones y pautas reducirán, de gran manera, la dependencia de petróleo de Estados Unidos. Se estima que aproximadamente la mitad de la contribución vendrá de la eficiencia incrementada, y que el resto será brindado por alternativas al petróleo. Es la intención de la "Revolución Biomásica" ver una reducción de 50% en la utilización de petróleo en Estados Unidos, en 25 años. Esto no es posible sin incluir los conceptos de suelo y agua que se resumen abajo.
Conservación y Uso Eficiente de la Energía
Lo primordial para avanzar en el uso en cualquier sociedad es el uso
eficiente de esa energía. A la vez que no debemos retrasar la "Revolución
Biomásica" en su transición hacia una economía de carbohidratos, la
eficiencia óptima debe ser un compañero total en todos los conceptos y
tecnologías presentados.
July 2004 GM ad:
"GM Hybrid-Powered Buses - In Seattle, the local transit authority has begun taking delivery of 235 GM hybrid-powered buses. ... This single fleet is slated to save over 750,000 gallons of fuel annually.
If the nine largest U.S. cities replaced their 13,000 conventional buses with GM hybrid-powered buses, they would save over 40 million gallons of fuel annually.
Link: www.gm.com "
Biomasa y Carbón - Una Nueva Asociación Natural
La Asociación resultará en beneficios simbióticos gracias a la habilidad para:
1. Quemar y gasificar carbón y biomasa con beneficios complementarios; y, como se describe abajo
2. Incorporar Amonio hidratada (amonio con una molécula de agua agregada) a carbón vegetal como gas para producir un polvo seco que, cuando introducido dentro de los gases de chimenea de una planta generadora impulsada por carbón, absorberá mucho del CO2, dióxido sulfúrico, y óxidos nitrosos, y
3. Producir un fertilizante natural ( hard black manure), de la ceniza resultante.
"Suelo Viviente" - El fundamento esencial
Este avance revolucionario debe incluir reconocimiento total de que suelo, materia orgánica, nutrientes, actividad microbiológica y agua cantidad/calidad son absolutamente esenciales para asegurar la sostenibilidad de la economía de energía de la biomasa y la Revolución biomásica. Esto es hecho posible por:
1. Un mejor entendimiento de la antigua producción de tierra negra Terra Preta al incorporar desechos humanos y animales al carbón vegetal.;
2. La habilidad para pirolizar biomasa de madera para hacer carbo ón vegetal de alta calidad y un gas sintético que pueda ser procesado con catalíticos (tecnología de Fischer Tropsch) para producir una variedad de biocom Fischer Tropsch fue usada para ayudar a impulsar la maquinaria de guerra de Alemania en la II Guerra Mundial y ahora es la principal tecnología utilizada para impulsar la economía de Sudáfrica);
3. Incorporando
Amonio hidratada (amonio con una molécula de agua agregada) a carbón
vegetal como gas para producir un polvo seco que, cuando introducido
dentro de los gases de chimenea de una planta generadora impulsada por
carbón, absorberá mucho del CO2, dióxido sulfúrico, y óxidos nitrosos,
dando como resultado un fertilizante natural, basado en carbón vegetal y
de alta calidad (etsa tecnología ha sido bien demostrada por la
Universidad de Georgia); y
4. Combinar este fertilizante natural y minerales esenciales con materia orgánica producida por la digestión anaeróbica de desechos humanos y animales proveerá un "fertilizante súper natural" para revitalizar los suelos mientras aísla CO2 atmosférico en una forma estable por cientos de años (procedimientos similares han sido usados por milenios en la producción de Terra Petra). Incorporar carbón vegetal de alta calidad en operaciones de abono también producirá beneficios pero estos son de alguna forma compensados por la pérdida de metano en este proceso de digestión aeróbica.
5. Implementación de el ´Programa de Seguridad de Conservación (Conservation Security Program, CPS) legislado por el Congreso y siendo implementado por el Servicio de Conservación de los Recursos Naturales (National Resource Conservation Service, NRCS) del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA). El factor controlen el CSP es el Índice de Acondicionamiento del Suelo que indica la tendencia de aislamiento del carbón en las cuatro pulgadas superiores del perfil del suelo. El CSP provee valiosas oportunidades para determinar la viabilidad de los conceptos arriba expuestos. Si otras prácticas prueban ser más valiosas, deben ser seguidas.
La Sinergia Crítica entre Suelo viviente y Agua
Los suelos vivientes no pueden funcionar efectivamente sin agua, pero hay sinergismos que se refuerzan mutuamente, por ejemplo:
1. Protección de vertientes e través de crecimiento sostenible de biomasa en suelos vivientes - manteniendo el agua en lugar de que esta arrastre los suelos.
2. La tasa más alta de absorción de agua en suelos vivientes, flexibles con altos niveles de materia orgánica;
3. El uso continuo de cubre cosechas o no/mínimo labrrado de la tierra, u otras formas de labrado de conservación, para asegurar que haya algún nivel de biomasa protectiva en el suelo a lo largo de todo un año. Aireación periódica del suelo y evitar la compactación también son importantes.
4. Conservación del agua a través de sistemas de irrigación avanzada;
5. Sistemas de hidropoder que sean particularmente a tentos hacia la protección de suelos y vertientes, a la vez que puede asignar agua en momentos crítcos para asegurar suelos saludables.
6. Desalinización podría se prohibitivamente costosa, pero donde sea necesaria, utilizando tecnologías de energía renovable cuando sea posible, con la posibilidad de usar sistemas nucleares avanzados que operan en modo cogeneracional (poder eléctrico y energía térmica para desalinizar agua salina), puede ser económicamente factible; y
7. Hay ciertos cultivos, con nuevos siendo desarrollados, que pueden crecer en agua salobre y cosechados por su valor biomásico.
Suelos vivientes y agua adecuada incluso harán a los desiertos florecer productivamente.
Tipos de Biomasa Que Prosperarán en Suelo Viviente
1. Granos alimenticios como maíz, trigo y cebada;
2. Semillas de aceites como soya, mostaza, canola usadas en conjunto con maní y aceites de árbol, sebo y grasas animales, aceite de cocinar usado al igual que grasas amarillas y grasas de trampas, para la producción de biodiesel (biocombustible).
3. Cultivos de azúcar como caña de azúcar y remolachas;
4. Cosechas de almidón como mandioca (yuka) y otras raíces de cultivo;
5. Los residuos celulosos (dejando la vasta mayoría de estos cultivos para proveer comida y pasto para consumo humano y animal) de estos cultivos tales como la planta del maíz, paaja de arroz y de trigo, basura de molinete de algodón, y bagazo de caña de azúcar que pueden ser cosechados a una frecuencia que no le negará al suelo sus residuos orgánicos esenciales;
6. Un amplio rango de hierbas henos tales como switchgrass y alfalfa;
7. Árboles híbridos como chopo y sauce llorón;
8. Todo el rango de árboles que crecen bosques y lotes de arboles;
9. Los residuos de estos árboles luego que la madera y pulpa de madera de más alto valor han sido recuperadas;
10. Maleza y restos del raleo de los bosques que requieren manejo para evitar incendios forestales devastadores (revitalizando los suelos del bosque con Terra Preta debe ser parte de este proceso de recuperación);
11. Raleo y recortes de derechos de vía, parques, patios y jardines; y luego los residuos finales --
12. La biomasa limpia/fraccíon orgánica de desechos municipales que ahora va a excesivamente gravados rellenos de tierra, puede ser usado cuado este material este esencialmente libre de metales pesadoss y químicos dañinos. También es posible utilizar este desecho orgánico, una vez adecuadamente procesado, en tierras boscosas y lotes de árboles.
Estas fuentes de biomasa, con una vital estructura de suelo y suministros de agua adecuados, proveerá toda la biomasa necesitada para satisfacer las necesidades del mundo: la de comida, en primer lugar y luego la de combustibles líquidos. Si una escasez ocurriese, el mundo puede sosteniblemente cosechar biomasa acuática de arroyos, ríos, bahías, mares y océanos. Estos cuerpos de agua han sido los últimos depositarios de suelos y nutrientes durante milones de años. Estas plantas acuáticas son en su mayoría agua, por lo que las procesadoras deben remover el agua antes del transporte, y el balance de energía debe ser cuidadosamente calculado antes de avanzar en este concepto. Hay demostraciones prometedoras ya en marcha.
Además de los biocombustibles, muchos de estos recursos de biomasa pueden también producir biopoder(biopower) y energía térmica y un amplio rango de productos basados en compuestos biológicos (biobased) - Casi cualquier cosa que no sea mineral o metal puede ser, y en muchos casos son, producidos de biomasa. Casi cualquier cosa hecha de petroquímicos puede ser hecha de biomasa.
Tecnologías de Conversión
Con la seguridad de que podemos sosteniblemente cultivar toda la
biomasa necesaria, si es combinada con biomasa/desperdicio orgánico
disponible, para satisfacer las necesidades de abastecimientoalimenticio
de esta "Revolución", entonces podemos desatar las tecnologías para
convertir ese abastecimiento en biocombustibles renovables. Estos
incluyen:
Etanol a partir se granos alimenticios, almidones y cultivos de azúcar, utilizando tecnologías bien probadas y completamente comerciales que están mejorado a una tasa de 2% al año sobre el último cuarto de siglo. El uso de suelos vivientes conservación del agua, fertilizantes biobasados, biocombustibles en equipo de granja y avances tecnológicos adicionales, incrementará aún más la eficiencia del proceso. La producción se acerca a 10 billones de galones/año mundialmente.
Avances significativos en tecnología de plantas comerciales de etanol, más allá de mejoras por incremento, incluyen:
- Conversión de la fibra, como parte del grano del maíz, o de la planta misma, usando diferentes técnicas de hidrólisis, a azúcares que pueden ser fermentadas a etanol dentro de las facilidades existentes; y
- Los Sistemas de Energía de Granja y Alimentación Integrados que
utilizan tecnología comercial de para producir granos húmedos de
destilador. No hay necesidad de incrementar los costos de capital para
instalar secadores y oxidantes térmico (para lidiar con emisiones
evaporativas y olores que salen de los secadores) y a que los granos
húmedos son dados directamente al ganado con eficiencias de alimentación
comprobadas.
El no
secar los granos también ahorra una gran cantidad de energía mientras la
delgada porción de vinaza de los granos húmedos es convertida en energía.
Para lograr esos beneficios, la planta de etanol adjunta un patio de
alimentación cubierto, con ganado que esta sobre un suelo con ranuras por
que pasa el desecho animal a una vasija de almacenamiento de donde es Luga
transferido a máquinas de digestión anaerobia. Allí el estiércol y orina
se un en a la vinaza delgada para ser convertida a metano a energía para
impulsar toda la empresa. Esta combinación levanta la eficiencia de la
energía de 2.27:1 (una planta de etanol muy avanzada) a 46.65:1. El patio
de alimentación y el sistema de recolección de desechos están en su lugar
en Mead NE. La instalación entera será operacional en el 2006.
Los avances y otros, para incluir cultivos que ceden más almidón, con mayores ventajas ambientales y económicas, probablemente continuarán manteniendo las plantas de granos alimenticios-a-etanol competitivas con tecnologías para convertir biomasa de celulosa en etanol en el futuro - a menos que un enfoque más dinámico como un proyecto tipo "Manhattan", sea lanzado por el gobierno. Esto, entonces, destaca la importancia de las secciones de "suelos vivientes y agua" de este papel.
Un proceso termo-químico que convierte un amplio rango de desechos orgánicos en biogases, bioaceites y carbón vegetal adicional para compone suelos (esta tecnología está operacional en Missouri);
Una tecnología de ácido diluido, hidrólisis enzimática y fermentación, que convierte biomasa de celulosa en etanol (esta tecnología es operacional en Canadá);
Una tecnología de gasificación que convierte biomasa de celulosa a
gases de síntesis que son procesados a través de la tecnología de Fischer
Tropsch para producir un combustible diesel de alta calidad, basado en
biomasa (que esta tecnología produce diesel ha sido totalmente demostrado,
y, durante el pasado cuarto de siglo, ha sido usada para producir 80,000
toneladas/año de metanol
a partir de basura en Alemania); y, El uso de ácido concentrado para
convertir biomasa de celulosa en azúcares fermentables para producir
etanol y otros biocombustibles, y la fermentación de gases de síntesis a
un rango de biocombustibles son tecnologías prometedoras que aún tienen
que ser comercializadas en la historia reciente (habían numerosas plantas
utilizando ácido concentrado par producir etanol durante la II Guerra
Mundial, pero el costo del ácido, y la eficiencia en total de los procesos
son obstáculos difíciles)
Tecnologías de Motor Avanzadas
La utilización de etanol en motores de ignición por chispa data de los días de Henry Ford. Etanol puede ser usado en mezclas de gasolina hasta en 10% en los Estados Unidos y 22% en Brasil, vehículos de combustible flexible (alrededor de 3 millones en las calles en Estados Unidos) y puede ser usado en vehículos eléctricos híbridos; y
Utilizando combustible diesel basado en biomasa, con el continuo avance de la tecnología en motores de diesel, llevará los vehículos de ignición más limpia, más eficientes y comercialmente disponibles de la historia automotriz (tales motores están en el mercado hoy y están mejorando a un ritmo constante); y
La Economía de Hidrógeno en el Sector de Transportación
El incorporar biohidrógeno con este combustible diesel basados en compuestos biológicos (biobased) proveerá un combustible diesel de una aún más alta calidad que puede ser usado alrededor del mudo empleando infraestructuras existenetes (incorporación de un gas de hidrógeno a un combustible diesel líquido es un proceso de refinería de rutina).
Otros Avances Tecnológicos Que Reforzarán la Revolución Biomásica
Tecnologías de Gasificación y Pirólisis para avanzar la utilización de la biomasa para producir poder térmico y eléctrico. Esto es reforzado aún más al avanzar en tecnología para cosechar, compactar y trasportar biomasa;
La Biotecnología que impulsará cada vez más y de manera segura la producción de biomasa;
Proveerá nuevas variedades de cultivos y árboles, más adecuados para la conversión a biocombustibles y productos basados en compuestos biológicos(biobased); y enzimas y microorganismos genéticamente modificados para procesos de conversión;
Computadoras y sistemas de datos/información que impulsen la eficiencia en varios procesos en biorefinerias; y
La miniaturización y nanotecnologías que incrementarán la productividad y la rentabilidad. Ejemplos: el uso de metanol/etanol en una celda de combustibles miniatura para reemplazar la batería en un teléfono celular y la producción de hidrógeno a partir de Etanol utilizando microorganismos genéticamente modificados.
Cubriendolas Necesidades Identificadas
Esta combinación de tecnologías, totalmente realista, tendrá un impacto en la civilización de importancia generalmente equivalente al avance de las computadoras y el internet.
Porque:
1. Proveerá un suministro inexhaustible de combustibles líquidos no-fósiles, de ignición limpia y alta calidad para cubrir las necesidades que se expanden rapidamente;
2. Incrementar la energía nacional y la seguridad en nuestra tierra, a través de biocombustibles nuevos y desembolsados e industrias de biopoder que provean cientos o miles de nuevos empleos;
3. Restaurará y revitalizara los suelos de la tierra utilizando procesos naturales y materiales de desecho;
4. Revertirá la desertificación y mayor pérdida del suelo superior mientras alienta el incremento en hábitat de la vida salvaje en ciertas regiones del mundo;
5. Permitirá el uso continuo de carbón mientras reduce las emisiones de gases de invernadero;
6. Reducirá significativamente el nivel de contaminantes y toxinas en el ambiente con grandes beneficios a la salud pública;
7. Restaurará el CO2 atmosférico a niveles naturales en un curso seguro; y
8. Proveerá a los Estados Unidos la oportunidad de dar a luz un nuevo concepto y a un rango completo de tecnologías seriamente necesitadas a través del mundo.
Homework:
Find pictures and internet sites on the new hybrid cars (Honda) and other biofuel cars, buses, and trucks.
Link:
www.hondacars.com/models/model=overview.asp?ModelName=Civic+Hybrids.
www.toyota.com/prius/
www.gm.com hybrid technology buses
Toyota has begun limited marketing of its hydrogen-powered fuel-cell hybrid SUVs (based on the Highlander model) in the United States and Japan.
link: www.toyota.com/tomorrow
updated version Biomass homework:
How much (percentage) of the year's total Btu's (400,000,000,000,000 Btu's) is eaten by the 9 billion people on earth? Use olive oil as the only food. 2,000 calories per person a day.
olive oil 1/2 fl oz = 1 tablespn= 125 cal
one gal = 128 fl oz = 256 tablespn
256 x 125 = 32,000 cal = 127 Btu
one gal olive oil = 127 Btu
9 billion people x 2000 cal x366 days =
6,588,000,000,000,000 cal/yr or
26,142,857,142,857 Btu/yr or
205,849,268,841 gallons of olive oil/yr
Answer:
6.5% of Btu's per yr (400/26) is eaten by the 9 billion people. So biomass production is currently very small in comparsion to total Btu usage by" the world machine".
So, enjoy your 23 gallons of olive oil per year(1 cup or 16 tablespoons per day) until" the world machine" takes it away.
The new world order's leaders hardest problem is how to eliminate or shrink the group who does not work in the "the world machine". Robots may help in the final solution of making the "the world machine" more human independent. Recycling excess humans into fuel(spam) for "the world machine" has been solved for many years now.
Just spam them!!