Coloboração: Dr. John Kyndt – Head do Programa de Energia Renovável do Advance Energy Creations Lab – Moura Tecnologies e Dr. Aecio D’Silva, .
As algas têm tudo para serem matéria-prima para a produção sustentável de biocombustíveis avançados e produtos químicos verdes. Produção de biocombustíveis avançados e bioprodutos a partir de algas, no entanto, devem vencer aluns desafios na comercialização, em questões específicas de produção em larga-escala.
Uma grande parte da pesquisa de algas em todo o mundo (incluindo nosso grupo) está focado no desenvolvimento de tecnologias economicamente viáveis de colheita e de otimização do refino dos produtos finais.
A composição da biomassa das algas é dependente das espécies selecionadas e do ambiente no qual as células são cultivadas. Algumas espécies têm uma grande preferência por lipídios como material de armazenamento e outros tornam-se ricos em amido e açúcares.
Dependendo da composição dos hidrocarbonetos e do açúcar, a específica algal biomassa pode ser processado para biodiesel por transesterificação, ou biogasolina e biojetfuel através de hidrocraqueamento ou processados para etanol, através de fermentação ou pirólise térmica (formação de gás de síntese).
Subprodutos dessas reações podem ser usadas como matéria-prima nas linhas de processamento ou fluxo de produção da indústria química atual em operação.
Importância da Gestão Integrada de Sistemas de Produção de Algas
Recentemente foram desenvolvidos novos tipos de sistemas de produção de algas que podem ser diretamente integrados a uma biorefinaria existente ou usinas de eletricidade movidas a gas ou carvao mineral que tornam todo o processo viável.
Biorefinarias são semelhantes às refinarias de petróleo no conceito, no entanto, biorefineries usam matéria prima renovável ou insumos biológicos sustentáveis (diferente das que usam petróleo e outros combustíveis fósseis) para produzir combustíveis de transporte, produtos químicos, aquecimento/resfriamento e eletricidade.
Um sistema integrado implica não só que a biomassa de algas alimentam diretamente a biorefinaria, mas também a direta utilização dos efluentes e gas exaustores (por exemplo, gás de síntese, metano, calor, o dióxido de carbono, esgoto, etc) pela biorefinaria ou usina de energia em nossos novos sistemas de produção de algas.
Isto abre o caminho para uma produção robusta em massa de biocombustíveis a partir das algas e de produtos químicos finais à custos compatívies aos sistemas atuais.
Nosso grupo de cientistas está atualmente desenvolvendo um sistema integrado vertical de produção-refinaria constituído por diferentes “plataformas”. Cada um deles é dedicado a uma linha de produtos específicos de combustíveis ou produtos químicos de alto valor.
Aqui estão alguns exemplos de tais plataformas que, teoricamente, podem utilizar a biomassa gerada pelas algas:
- Plataforma C2: etanol; produção de ácido acético
- Plataforma C3: ácido acrílico; ácido láctico; síntese de propanediols
- Plataforma C4: produção Butanol
- Plataforma C10 e acima: biodiesel, bio/green-Jetfuel, carotenóides, etc
O número C em cada plataforma refere-se ao comprimento da cadeia de carbono em cada linha de produto, por exemplo, o etanol tem uma cadeia de carbono dois, butanol possui uma cadeia de carbono quatro, e daí por diante.
Além disso, a plataforma de “açúcar” é baseada na conversão de processos bioquímicos e centra-se na fermentação de açúcares. A plataforma “syngas” é baseada em processos de conversão termoquímicos e centra-se na gaseificação de matérias-primas de biomassa e subprodutos dos processos de conversão.
Atualmente estamos concentrados em otimizar cada um desses processos para que eles possam ser ampliados utilizando as unidades de refino e transformação existentes. Para isso, estamos otimizando a composição da biomassa e eficiência de processamento das algas usando tecnologia de ponta métodos avançados genéticos e microbiológicos.
Tudo isto, é claro, passa por uma completa análise de ciclo de vida juntamente com análises económicas associadas à comercialização dos todos os integrados bioprocessos desenvolvidos. Em suma, bio-refinarias à base de algas é uma realidade completamente possível de ser implementada, mas pouquíssimos detém esta super avançada tecnologia de ponta.
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