Evaluación tecno-económica y análisis de ciclo de vida de una biorrefinería de biomasa microalgal

Abstract

A pesar de ser una gran promesa, la viabilidad económica de la producción a gran escala de biodiesel a partir de microalgas sigue siendo el reto principal. Una opción para mejorar el desempeño económico de la producción de biodiesel de microalgas es a partir de la valorización de los co-productos (biomasa residual y glicerina cruda) utilizando un concepto de biorrefinería. En este estudio se aplica una estrategia de diseño para una biorrefinería de microalgas, la cual contempla evaluaciones de desempeño económico y ambiental. Dicha estrategia consiste en una evaluación sistemática de las distintas opciones de valorización de los co-productos utilizando como criterios de elección los resultados de la evaluación tecno-económica tradicional y la estimación de impactos ambientales potenciales mediante el análisis de ciclo de vida (ACV). Las opciones de valorización exploradas incluyen, para la biomasa desgrasada: a) uso directo como fertilizante, b) reciclado como nutriente para la etapa de cultivo, c) combustión para producir calor y energía, d) digestión anaeróbica para producir biogás, y e) pirólisis para la obtención de bio-aceite y biocarbón; para la glicerina, las opciones estudiadas fueron: a) venta directa como materia prima para la industria química, b) refinación a glicerina de grado técnico y c) producción de propilenglicol (1,2-PDO). Los resultados indican que los principales costos de capital están en el sistema de cultivo, representando el 50% del total. Además, el consumo de electricidad es aproximadamente 27% del costo operacional. La opción más favorable para la propuesta de biorrefinería fue el uso directo de biomasa desgrasada como fertilizante y para la glicerina la producción de 1,2-PDO. La biorrefinería no logra hacer rentable la producción de biocombustible y, según los resultados del ACV, implica incrementos en las diez categorías ambientales de línea base, en comparación con el sistema de referencia fósil, esto debido en un 60% al consumo de electricidad en la etapa de cosecha y el uso de fertilizantes minerales en la etapa de cultivo. Sin embargo, en comparación con la producción de solamente biodiesel, el sistema de biorrefinería en donde se revalorizan los subproductos hace que la pérdida económica disminuya hasta en un 13% y que las emisiones ambientales disminuyan hasta en un 53%.