Biocombustivel de algas

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Biocombustivel de algas

  1. 1. Pensando em Biocombustiveis de Microalgas Flavio Ortigao
  2. 2. Objetivo <ul><li>O objetivo dessa presentacao eh discutir a possibilidade de se desenvolver um projeto para a producao de combustiveis de terceira geracao a partir de microalgas de um modo economicamente e tecnicamente satisfatorio no Rio de Janeiro. </li></ul>
  3. 3. Embasamento: Fotosintese <ul><li>CO 2 + H 2 O  CH 2 O + O 2 </li></ul>UV Atravez da fotosintese as plantas transformam energia solar em quimica Produzindo oxigenio e fixando CO2 em biomassa, carbohidratos (50%) e lipidios (oleo, 50%).
  4. 4. Termodinamica da Fotosintese <ul><li>Principios basicos da termodinamica da producao de energia </li></ul><ul><li>Organismos fotosinteticos, como as algas, transformam a luz visivel na faixa de 400-700 nm do espectro - chamada radiacao fotosinteticamente activa (PAR) – na energia quimica de compostos de carbono. A PAR varia com latitude, estacoes e fatores geograficos. </li></ul><ul><li>A energia – na forma de biomassa – que pode ser obtida via fotosintese depende portanto do nivel de PAR e da eficiencia de conversao do processo Q . </li></ul><ul><li>Ebiomassa = PAR x Q </li></ul><ul><li>Organismos fotosinteticos usam oito fotons para fixar uma molecula de CO 2 em carbohidrato (CH 2 O)n. Dado que um mol de CH 2 O tem um valor calorifico de 468KJ e que a energia de um mol de PAR fotons eh 217,4KJ, entao a eficiencia de conversao teorica maxima de PAR energia em carbohidratos eh: </li></ul><ul><li>468kJ/(8 x 217.4kJ) = 27% </li></ul>
  5. 5. Comparacao da produtividade de oleo de diferentes culturas (kg/Ha/Ano) <ul><li>As algas verdes sao responsaveis por 70% do oxigenio produzido na terra, e sao os principais produtores de Biomassa. </li></ul>
  6. 6. Fatos sobre o Estado da Arte <ul><li>O Dept. De Energia dos EUA calculou que se o combustivel de microalgas substituissem completamente o petroleo, uma area de 40.000 Km 2 seriam necessaria. Igual a 1/7 da area usada hoje para milho. </li></ul><ul><li>As tanques abertos as algas podem converter 99% do CO2 em solucao em Biomassa </li></ul><ul><li>Algumas cepas de algas podem produzir 60% da biomassa como oleo </li></ul><ul><li>Alem de producao direta de oleo, os carbohidratos podem ser convertidos em etanol e butanol </li></ul>
  7. 7. Microalgas <ul><li>As seguintes especies estao sendo estudadas no momento como as mais propicias para a producao em massa de oleos, em diferentes partes do mundo </li></ul><ul><li>Botryococcus braunii </li></ul><ul><li>Chlorella (abundante no Brasil) </li></ul><ul><li>Dunaliella tertiolecta </li></ul><ul><li>Gracilaria </li></ul><ul><li>Pleurochrysis carterae  (CCMP647). </li></ul><ul><li>Sargassum </li></ul>
  8. 8. Producao de Microalgas <ul><li>INSUMOS </li></ul><ul><li>CO 2 </li></ul><ul><li>Energia Solar </li></ul><ul><li>Nutrientes: NPK, Si, Fe, tracos de outros elementos </li></ul><ul><li>Possiveis fontes: Esgoto urbano , vinhoto, melado de refugo </li></ul>
  9. 9. Processo de Producao de Combustivel de Algas <ul><li>Componentes do Processo de Producao </li></ul>INSUMOS Bioreator Colheita e Processamento Final
  10. 10. Precificacao e motores da inovacao <ul><li>O grande fator delimitante de sucesso eh o preco final competitivo com o Diesel no mercado </li></ul>Custo dos Insumos Preco <1R$/L Custo de Producao Inovacao na escolha dos fornecedores e fontes de insumo. CO2 e nutrientes do tratamento de esgoto. Inovacao no Desenho e Operacao de bioreatores. Fotoreator vs. reator laminar. Inovacao na operacao e no processamento. secagem. por evaporacao Comparavel a oleo de soja Custos de Colheita e Processamento
  11. 11. Que tipos de conhecimentos tem que ser mobilizados? <ul><li>Limnologia – Biologia e ecologia da algas verdes </li></ul><ul><li>Microbiologia Tecnica – Technologia de Fermentacao e Processamento </li></ul><ul><li>Biologia Sintetica – Engenharia Genetica </li></ul><ul><li>Engenharia Sanitaria – Tratamento de Esgotos </li></ul><ul><li>Engenharia Quimica – Desenho da Planta Industrial </li></ul><ul><li>Engenharia Financeira - Custos </li></ul>
  12. 12. Experiencia Americana <ul><li>Trabalho pioneiro realizado no ambito do U.S. Department of Energy’s National Renewable Energy Laboratory (NREL) em Golden, Colorado, nos anos 70/80 que tinha como missao o uso de algas para mitigar o problema do CO2, e que descobriu que em certas condicoes de crescimento as algas produzem 50% da biomassa em oleo chegou as seguintes conclusoes: </li></ul><ul><li>O unico modo capital-eficiente, eh a criacao em alta densidades em tanques abertos produzindo 30g por m2 e com 30% de conteudo lipideo, rendendo 16.000L de oleo per acre/ano </li></ul><ul><li>Somente especies nativas de algas devem ser usadas, pois elas sempre contaminam e dominam os tanques </li></ul><ul><li>O preco do oleo de alga obtido varia de 0.5-1 $/L </li></ul>
  13. 13. Questoes do Projeto <ul><li>Qual eh o Estado da Arte no Brasil? </li></ul><ul><li>Qual alga esta melhor adaptada a situacao brasileira? </li></ul><ul><li>Qual melhor localidade, considerando fotosintese e logistica de suprimento de CO2? </li></ul><ul><li>Qual escala de producao seria a mais fativel e economica? </li></ul><ul><li>Qual tipo de nutrientes seriam os mais eficientes e estao disponiveis? </li></ul><ul><li>Que desenho de bioreator eh o mais eficiente e economico? </li></ul><ul><li>Que tipo de processamento eh o mais eficiente e economico? </li></ul><ul><li>Que investimentos seriam necessarios e RoI almejados? </li></ul><ul><li>Como poderia ser financiado? </li></ul>
  14. 18. Dec. 16, 2009: NASA Uses Algae to Turn Sewage into Fuel <ul><li>The U.S. space agency has thrown its weight behind a clever method of growing algae in wastewater for the purpose of making biofuel.    </li></ul><ul><li>NASA may concern itself largely with space exploration, but it also wants to keep Earth on a steady course in the face of rising energy costs and climate change. Now the U.S. space agency has thrown its weight behind a clever method of growing algae in wastewater for the purpose of making biofuel. </li></ul>An illustration of an OMEGA ship harvesting algae to turn into fuel.

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