Cementeros y microalgas, socios en tiempo de cambio climático
Cementos Argos, con el apoyo de científicos de varias universidades colombianas, está demostrando que es viable aprovechar microalgas para atrapar CO2 y además producir biocombustibles. El Premio Nacional de Ciencias Alejandro Ángel Escobar reconoció ese esfuerzo.
Hace 12 años, funcionarios de Argos, la mayor empresa del sector cementero en Colombia y la cuarta en tamaño en Latinoamérica, tocaron las puertas de la Universidad Eafit y Universidad de Antioquia, en Medellín, con un reto entre manos: ¿cómo minimizar su impacto ambiental? (Lea Aprueban acuerdo ‘histórico’ para la biodiversidad. ¿Qué implica para Colombia?)
El proceso de producción de cemento es uno de los mayores responsables del calentamiento global al aportar cerca del 7 % del dióxido de carbono. Aunque sabían que el camino sería exigente e incierto, los empresarios y los científicos apostaron por una estrategia que sonaba prometedora: las microalgas.
Los frutos de esa apuesta comienzan a ser visibles. Este año el jurado del Premio Nacional de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, Alejandro Ángel Escobar, les otorgó el primer lugar en la categoría ambiental tras demostrar que sí es viable usar las microalgas para atrapar una parte del CO2 que produce la industria cementera pero, además, extraer de ese proceso biocombustibles tipo diésel y gasolinas.
“La innovación radica en que logramos encontrar un modelo de viabilidad técnico- financiero”, explica David Ocampo Echeverri, del Grupo Procesos Químicos Industriales de la Universidad de Antioquia y ganador del premio en compañía de Luis Alberto Ríos y Elkin Andrés Gómez, de la misma universidad, y Gabriel Jaime Vargas, líder de innovación en Cementos Argos. “Le demostramos a Argos que lo puede hacer, que puede ser autosostenible e incluso generar utilidades en algún punto”, añade.
¿Por qué microalgas?
En 2010, cuando Argos y los equipos de trabajo en U. Eafit y U. de Antioquia comenzaron a explorar el uso de microalgas, una pequeña aeronave bimotor, durante un show aéreo en Berlín (Alemania), demostró que era posible mantenerse en el aire con un biocombustible 100 % elaborado con microalgas. Pero la multinacional y los investigadores colombianos apuntaban a un modelo más complejo. Por un lado, pretendían usar las microalgas para atrapar CO2 producido por las plantas cementeras de Argos y, posteriormente, generar algún tipo de combustible competitivo en términos económicos en el mercado.
En los primeros años del proyecto, los esfuerzos se concentraron en identificar las especies de microalgas, esos diminutos organismos unicelulares, fotosintéticos, que son la base de la cadena alimenticia en ambientes acuáticos. Desde que comenzó a explorarse su utilidad en 1890 hasta hoy, se han identificado cerca de 300.000 especies.
Las microalgas revisten varias ventajas: crecen diez veces más rápido que las plantas terrestres; pueden ser entre 10 y 50 veces más eficientes que las plantas para fijar CO2; y además se cosechan con relativa facilidad.
Una vez identificadas las especies con las que trabajarían, se construyeron los primeros prototipos de biorreactores en la U. de Eafit y se comenzó a estandarizar el proceso. Como lo apuntó Alejandra Giraldo Rave, en su tesis de maestría en ingeniería en Eafit en la que evaluó cepas de microalgas, estos sistemas deben considerar “la especie de microalga, la proporción de nutrientes en el medio, la intensidad lumínica, el pH, la temperatura y el porcentaje de CO2 utilizado en el gas de alimentación”.
Ante los prometedores resultados de laboratorio, Argos tomó la decisión de escalar la apuesta y se construyó una primera planta experimental en Cartagena. Pero aún estaban lejos de cantar victoria. Los costos de producción de microalgas rondaban los 210 pesos por kilogramo con costos de producción de biocrudo del orden de US $88 por barril.
“Los costos de producción eran aún muy altos y, además, el valor agregado como combustible térmico era bajo, compitiendo con el carbón convencional lo que no permitiría recuperar las altas inversiones esperadas”, explicaron los ganadores del premio.
El reto entonces consistió en revisar todo el modelo para detectar oportunidades de eficiencia y reducir costos. Un mejor manejo de temperaturas, el uso de catalizadores químicos y reducción de cosolventes les permitió finalmente encontrar un punto de equilibrio técnico y económico. De US $88 por barril, redujeron el valor a US $38 por barril. Proceso que actualmente está en trámite de patente en el Departamento de Comercio de los Estados Unidos “Solvothermal Liquefaction Process From Biomass For Biocrude Production”, radicado el 22 de julio de 2021.
Al final de este proceso lograron obtener un 25 % de combustibles tipo diésel, 17,5 % de combustibles tipo gasolinas y un 3,5 % de hidrocarburos pesados. Los investigadores estiman que con el proceso actual están capturando 3,11 kilogramos de CO2 por cada kilogramo de combustible producido. “Estos resultados lo convierten en un proceso que podría acceder al mercado de créditos de carbono, lo cual mejoraría aún más la rentabilidad”, comentó Ocampo.
Ecopetrol ya mostró su interés en sumarse a este esfuerzo de innovación, lo que abre una autopista para este tipo de iniciativas. ¿Qué tan lejos estamos de ver estos biocombustibles de microalgas fluir al mercado real de combustibles? Ocampo dice que para 2024 esperan tener un sistema precomercial construido en la planta de Cementos Argos en Cartagena y, si todo sale bien, para el 2026 o 2027 estaría en marcha.
*Este artículo fue publicado originalmente en Ciencia Abierta de la Universidad Autónoma de Bucaramanga.
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Hace 12 años, funcionarios de Argos, la mayor empresa del sector cementero en Colombia y la cuarta en tamaño en Latinoamérica, tocaron las puertas de la Universidad Eafit y Universidad de Antioquia, en Medellín, con un reto entre manos: ¿cómo minimizar su impacto ambiental? (Lea Aprueban acuerdo ‘histórico’ para la biodiversidad. ¿Qué implica para Colombia?)
El proceso de producción de cemento es uno de los mayores responsables del calentamiento global al aportar cerca del 7 % del dióxido de carbono. Aunque sabían que el camino sería exigente e incierto, los empresarios y los científicos apostaron por una estrategia que sonaba prometedora: las microalgas.
Los frutos de esa apuesta comienzan a ser visibles. Este año el jurado del Premio Nacional de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, Alejandro Ángel Escobar, les otorgó el primer lugar en la categoría ambiental tras demostrar que sí es viable usar las microalgas para atrapar una parte del CO2 que produce la industria cementera pero, además, extraer de ese proceso biocombustibles tipo diésel y gasolinas.
“La innovación radica en que logramos encontrar un modelo de viabilidad técnico- financiero”, explica David Ocampo Echeverri, del Grupo Procesos Químicos Industriales de la Universidad de Antioquia y ganador del premio en compañía de Luis Alberto Ríos y Elkin Andrés Gómez, de la misma universidad, y Gabriel Jaime Vargas, líder de innovación en Cementos Argos. “Le demostramos a Argos que lo puede hacer, que puede ser autosostenible e incluso generar utilidades en algún punto”, añade.
¿Por qué microalgas?
En 2010, cuando Argos y los equipos de trabajo en U. Eafit y U. de Antioquia comenzaron a explorar el uso de microalgas, una pequeña aeronave bimotor, durante un show aéreo en Berlín (Alemania), demostró que era posible mantenerse en el aire con un biocombustible 100 % elaborado con microalgas. Pero la multinacional y los investigadores colombianos apuntaban a un modelo más complejo. Por un lado, pretendían usar las microalgas para atrapar CO2 producido por las plantas cementeras de Argos y, posteriormente, generar algún tipo de combustible competitivo en términos económicos en el mercado.
En los primeros años del proyecto, los esfuerzos se concentraron en identificar las especies de microalgas, esos diminutos organismos unicelulares, fotosintéticos, que son la base de la cadena alimenticia en ambientes acuáticos. Desde que comenzó a explorarse su utilidad en 1890 hasta hoy, se han identificado cerca de 300.000 especies.
Las microalgas revisten varias ventajas: crecen diez veces más rápido que las plantas terrestres; pueden ser entre 10 y 50 veces más eficientes que las plantas para fijar CO2; y además se cosechan con relativa facilidad.
Una vez identificadas las especies con las que trabajarían, se construyeron los primeros prototipos de biorreactores en la U. de Eafit y se comenzó a estandarizar el proceso. Como lo apuntó Alejandra Giraldo Rave, en su tesis de maestría en ingeniería en Eafit en la que evaluó cepas de microalgas, estos sistemas deben considerar “la especie de microalga, la proporción de nutrientes en el medio, la intensidad lumínica, el pH, la temperatura y el porcentaje de CO2 utilizado en el gas de alimentación”.
Ante los prometedores resultados de laboratorio, Argos tomó la decisión de escalar la apuesta y se construyó una primera planta experimental en Cartagena. Pero aún estaban lejos de cantar victoria. Los costos de producción de microalgas rondaban los 210 pesos por kilogramo con costos de producción de biocrudo del orden de US $88 por barril.
“Los costos de producción eran aún muy altos y, además, el valor agregado como combustible térmico era bajo, compitiendo con el carbón convencional lo que no permitiría recuperar las altas inversiones esperadas”, explicaron los ganadores del premio.
El reto entonces consistió en revisar todo el modelo para detectar oportunidades de eficiencia y reducir costos. Un mejor manejo de temperaturas, el uso de catalizadores químicos y reducción de cosolventes les permitió finalmente encontrar un punto de equilibrio técnico y económico. De US $88 por barril, redujeron el valor a US $38 por barril. Proceso que actualmente está en trámite de patente en el Departamento de Comercio de los Estados Unidos “Solvothermal Liquefaction Process From Biomass For Biocrude Production”, radicado el 22 de julio de 2021.
Al final de este proceso lograron obtener un 25 % de combustibles tipo diésel, 17,5 % de combustibles tipo gasolinas y un 3,5 % de hidrocarburos pesados. Los investigadores estiman que con el proceso actual están capturando 3,11 kilogramos de CO2 por cada kilogramo de combustible producido. “Estos resultados lo convierten en un proceso que podría acceder al mercado de créditos de carbono, lo cual mejoraría aún más la rentabilidad”, comentó Ocampo.
Ecopetrol ya mostró su interés en sumarse a este esfuerzo de innovación, lo que abre una autopista para este tipo de iniciativas. ¿Qué tan lejos estamos de ver estos biocombustibles de microalgas fluir al mercado real de combustibles? Ocampo dice que para 2024 esperan tener un sistema precomercial construido en la planta de Cementos Argos en Cartagena y, si todo sale bien, para el 2026 o 2027 estaría en marcha.
*Este artículo fue publicado originalmente en Ciencia Abierta de la Universidad Autónoma de Bucaramanga.
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