Hispanopedia WikiEl Programa de Especies Acuáticas fue un programa de investigación en Estados Unidos, lanzado en 1978 por el presidente Jimmy Carter y financiado por el Departamento de Energía de Estados Unidos [ 1 ] , que durante casi dos décadas investigó la producción de energía a partir de algas . Inicialmente, la financiación del Programa de Especies Acuáticas se destinó al desarrollo de combustibles renovables para el transporte. Posteriormente, el programa se centró en la producción de biodiésel a partir de algas. El programa de investigación se suspendió en 1996. El personal de investigación recopiló su trabajo y conclusiones en un informe de 1998.
Historia
Alrededor de 1978, la Administración Carter consolidó todas las actividades energéticas federales bajo el apoyo del recién creado Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE). El DOE inició investigaciones sobre el uso de la vida vegetal como fuente de combustibles para el transporte. [ 2 ] El Programa de Especies Acuáticas (ASP) fue un pequeño esfuerzo de investigación destinado a estudiar el uso de plantas acuáticas como fuentes de energía. Si bien su historia se remonta a 1978, gran parte de la investigación entre 1978 y 1982 se centró en el uso de algas para producir hidrógeno . El programa cambió su enfoque hacia otros combustibles para el transporte, en particular el biodiésel, a partir de principios de la década de 1980. [ 2 ] En 1995, el DOE tomó la decisión de eliminar la financiación para la investigación de algas dentro del Programa de Biocombustibles. El Departamento optó por centrarse en una o dos áreas clave, siendo la más importante el desarrollo del bioetanol . El Programa de Especies Acuáticas finalizó en 1996.
grupos de algas
Las microalgas son organismos microscópicos que pueden crecer mediante la fotosíntesis . Muchos grupos crecen rápidamente y son más productivos que las plantas terrestres y las macroalgas (algas marinas). La reproducción de las microalgas se produce principalmente por división celular vegetativa ( asexual ), aunque la reproducción sexual puede ocurrir en muchas especies bajo condiciones de crecimiento adecuadas. Las microalgas son eficientes para la producción de combustible y son capaces de utilizar el carbono como residuo (sin energía) ( CO₂).2 ) y convertirlo en una forma líquida de energía de alta densidad (petróleo natural). [ 2 ]
Existen varios grupos principales de microalgas que difieren en su composición de pigmentos, constituyentes bioquímicos, ultraestructura y ciclo de vida. Cinco grupos fueron de importancia primordial para el ASP: diatomeas (Clase Bacillariophyceae), algas verdes (Clase Chlorophyceae), algas pardo-doradas (Clase Chrysophyceae), prymnesiophyceae (Clase Prymnesiophyceae ) y eustigmatofitas (Clase Eustigmatophyceae ). Las algas verdeazuladas o cianobacterias (Clase Cyanophyceae) también estuvieron representadas en algunas de las colecciones. [ 2 ]
Investigación
Un beneficio secundario fue el secuestro de CO2 residual.2 de centrales eléctricas de carbón. Los investigadores estaban interesados en encontrar especies de algas con un alto contenido de lípidos, recolectando más de 3000 especies norteamericanas en su búsqueda. El trabajo luego se centró en aumentar sude lípidosreduciendo el suministro denutrientes, comonitrógenoysilicio.
Otro objetivo clave de la investigación fue validar el sistema de estanques abiertos para la producción en masa , lo que dio como resultado la creación de sistemas de estanques de 1000 metros cuadrados (11 000 pies cuadrados ) en Roswell , Nuevo México . Si bien se lograron los rendimientos deseados de 50 gramos (1,8 onzas) de algas por metro cuadrado por día, se observó que las bajas temperaturas dificultaban los rendimientos.
Recomendaciones
Investigación sobre la producción de petróleo en las células
El objetivo principal del programa era la producción de biodiesel a partir de algas con alto contenido lipídico cultivadas en estanques, utilizando CO residual.2 decarbón. Los lípidos a los que se refieren son otro nombre paralos triglicéridoso TAG, que son la principal forma de almacenamiento de aceites naturales. El programa analizó la deficiencia de nutrientes en las algas, porque querían estudiar el desencadenante lipídico. La hipótesis era que cuando las algas carecen de nutrientes, la producción de aceite en las células aumenta, por lo que esto podría afectar la productividad general. Sin embargo, el estudio encontró que durante la deficiencia de nutrientes, las tasas de producción de aceite son menores. Los niveles más altos de aceite en las células se ven más que compensados por tasas más bajas de crecimiento celular. [ 2 ]
Acetil-CoA carboxilasa
La acetil-CoA carboxilasa ( ACCase ) es una enzima que cataliza un paso metabólico clave en la síntesis de aceites en las algas. Este programa fue el primero en aislar esta enzima de una diatomea . Los investigadores descubrieron el sistema de transformación de las diatomeas. Querían saber si aumentar el nivel de actividad de la ACCasa en las células conduciría a una mayor producción de aceite. Sin embargo, no se produjo un aumento en la producción de aceite. [ 2 ]
estanques abiertos
El programa investigó la posibilidad de la producción de algas a gran escala en estanques abiertos. Realizaron estudios en California , Hawái y Nuevo México , y descubrieron que la producción de algas a largo plazo y confiable era posible. Las pruebas en Roswell, Nuevo México, demostraron que los estanques al aire libre podían funcionar con una eficiencia extremadamente alta de CO₂.2. Utilización. Control cuidadoso del pH y otras condiciones físicas para la introducciónde CO₂.La introducción de 2 en los estanques permitió una utilización superior al 90 %. La producción diaria registrada durante un año alcanzó los50 gramos (1,8oz)de algas por metro cuadrado al día, el objetivo a largo plazo. Las bajas temperaturas afectaron negativamente la producción. [ 2 ]
Costo
Los costes fueron significativamente inferiores a los costes de la producción de combustibles convencionales para el medio ambiente y la sociedad.
Disponibilidad de recursos
ASP evaluó el clima, la tierra y la disponibilidad de recursos adecuados. Descubrieron que las algas podrían suministrar varios quads de biodiésel (un quad equivale a 290 teravatios-hora ), mucho más de lo que podrían proporcionar los cultivos oleaginosos actuales . Los sistemas de microalgas utilizan menos agua que los cultivos oleaginosos tradicionales. La tierra no es una limitación. 200 000 hectáreas (490 000 acres) podrían producir un quad de combustible. Por lo tanto, las limitaciones de recursos no son un argumento en contra de la tecnología. [ 2 ]
Fondos
En su apogeo, el programa contaba con una financiación anual de entre 2 y 2,75 millones de dólares. [ 3 ] Tras los años de auge de 1984 y 1985, la financiación cayó rápidamente hasta su mínimo de 250 000 dólares en 1991. El coste total del Programa de Especies Acuáticas fue de 25,05 millones de dólares a lo largo de sus veinte años de existencia. [ 3 ]
El informe final del programa, publicado en julio de 1998, concluyó que, incluso con los rendimientos lipídicos más optimistas, la producción de biodiésel a partir de algas solo sería rentable si los precios del diésel derivado del petróleo duplicaran los niveles de 1998. Si bien son muy volátiles, los precios del petróleo suelen ser tres o más veces superiores al precio promedio de 1998 en dólares constantes.
Futuro
La Ley de Recuperación y Reinversión Estadounidense (ARRA) representa el mayor aumento en la financiación de la investigación científica en la historia de Estados Unidos. Miles de millones de dólares se destinan actualmente a la investigación, el desarrollo y la implementación de energía, y esta tendencia continuará. [ 3 ] En enero de 2010 , el Secretario de Energía de Estados Unidos, Steven Chu, anunció 80 millones de dólares en fondos gubernamentales para la investigación y el desarrollo de biocombustibles. La mayor parte de estos fondos se destinó a la investigación y el desarrollo de algas, mientras que el resto se destinó a la infraestructura del etanol. [ 4 ]
Sin embargo, las proyecciones sobre los costos futuros del petróleo son variables. El Departamento de Energía (DOE) prevé que los costos del petróleo se mantengan relativamente estables durante los próximos 20 años. El biodiésel de algas es caro en comparación y podría no ser capaz de competir con precios tan bajos del petróleo. [ 5 ]
Secuelas
Científicos del Laboratorio Nacional de Energías Renovables aislaron alrededor de 3.000 especies de algas. Cincuenta y una variedades fueron caracterizadas como cepas potencialmente valiosas, pero quedan menos de la mitad.
En la Universidad de Hawái se almacenaban varios cientos de cepas , que durante años, cada dos meses, las transferían o "subcultivaban" a nuevos tubos de ensayo ricos en nutrientes. Cuando en 2004 se agotó una subvención de la Fundación Nacional de Ciencias , mantener la colección se volvió inviable.
Un estudio publicado a principios de este año reveló que se había perdido más de la mitad del legado genético. Sobreviven 23 de las 51 cepas estudiadas exhaustivamente durante el programa. Las pérdidas en el resto de los cultivos de algas han sido aún mayores.
“Lo verdaderamente lamentable es que de esas 3.000, tal vez solo queden entre 100 y 150 cepas en la Universidad de Hawái”, dijo Al Darzins, quien dirige el programa de investigación de biocombustibles de algas, que está resurgiendo, en el Laboratorio Nacional de Energías Renovables. [ 3 ]
Departamento de Energía
Durante la administración Carter, a mediados de la década de 1970, todas las oficinas relacionadas con la energía se agruparon bajo el recién creado Departamento de Energía.
La jerarquía entre el Departamento de Energía (DOE) y el Programa de Especies Acuáticas era la siguiente:
- GAMA
- Subsecretario de Eficiencia Energética y Energías Renovables
- Oficina de Tecnologías del Transporte
- Oficina de Desarrollo de Combustibles
- Programa de biocombustibles
- Programa de especies acuáticas
Véase también
Referencias
- ↑ "Copia archivada" (PDF) . Archivado del original (PDF) el 26-09-2006 . Recuperado el 29-08-2006 .
{{cite web}}: CS1 mantenimiento: copia archivada como título ( enlace ) - 1 2 3 4 5 6 7 8 "Copia archivada" (PDF) . Archivado del original (PDF) el 23-04-2020 . Recuperado el 21-04-2010 .
{{cite web}}: CS1 mantenimiento: copia archivada como título ( enlace ) - 1 2 3 4 Madrigal, Alexis (29 de diciembre de 2009). "Cómo los biocombustibles de algas perdieron una década en la carrera por reemplazar el petróleo" . Wired . Recuperado el 31 de diciembre de 2009 .
- ↑ "El Departamento de Energía muestra interés en los combustibles de algas | Tecnología verde - Noticias de CNET" . Archivado del original el 23 de agosto de 2010. Consultado el 21 de abril de 2010 .
- ↑ Jarvis, Eric E. (febrero de 2008). "Programa de Especies Acuáticas (ASP): Lecciones Aprendidas" (PDF) . Laboratorio Nacional de Energías Renovables. Archivado del original (PDF) el 26 de agosto de 2009. Recuperado el 21 de abril de 2010 .
- «Se espera que la investigación sobre algas produzca combustible de aviación, diésel y gas ecológicos» . Washington, D.C.: Environment News Service. 18 de enero de 2010. Archivado del original el 14 de febrero de 2021.
- http://www.biodieselinvesting.com/biodiesel-archives/2010/01/21/isu-gets-federal-funds-for-biofuel-research/
- Sheehan, John; Dunahay, Terri; Benemann, John; Roessler, Paul (julio de 1998). Una mirada retrospectiva al programa de especies acuáticas del Departamento de Energía de EE. UU.: Biodiésel a partir de algas (PDF) . www.eere.energy.gov (Informe). Golden, Colorado: Laboratorio Nacional de Energías Renovables. NREL/TP-580-24190. Archivado del original (PDF) el 26 de septiembre de 2006.
- Departamento de Energía de los Estados Unidos
- Energía renovable en Estados Unidos