Alimentando a bioeconomia por meio da inovação e colaboração dos EUA

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Uma visão sobre a bioeconomia emergente é fornecida aqui por Michael Berube, Secretário Adjunto Interino de Transporte do Escritório de Eficiência Energética e Energia Renovável do Departamento de Energia dos EUA

O Escritório de Tecnologias de Bioenergia (BETO) do Departamento de Energia dos EUA (DOE) trabalha em parceria com as principais partes interessadas públicas e privadas para desenvolver tecnologias para a produção de biocombustíveis e bioprodutos avançados de recursos de biomassa não alimentares, um componente-chave de uma bioeconomia próspera.

A criação de uma bioeconomia doméstica robusta e de próxima geração pode fornecer aos americanos alternativas de energia renovável que:

  • Redução das emissões do setor de transporte.
  • Estimule a economia doméstica.
  • Aumente a segurança energética.

Matérias-primas de biomassa alimentam a bioeconomia

A biomassa é uma fonte de carbono renovável derivado de materiais à base de plantas e algas ou fluxos de resíduos que podem ser usados ​​para energia. Exemplos incluem:

  • Resíduos agrícolas (por exemplo, palha de milho e palha de trigo).
  • Culturas energéticas (por exemplo, switchgrass, miscanthus, cana-de-açúcar, sorgo, choupos híbridos e salgueiros arbustivos).
  • Resíduos florestais (por exemplo, copas e aparas de galhos).
  • Resíduos industriais e outros (por exemplo, resíduos sólidos municipais classificados, resíduos de alimentos, lamas e gases residuais como monóxido de carbono e dióxido de carbono).

Os potenciais produtos renováveis ​​feitos de biomassa incluem:

  • Biocombustíveis para transporte terrestre (veículos leves e pesados).
  • Combustíveis para transporte off-road (aviação e marítimo).
  • Biogas.
  • Bioprodutos.
  • Biopoder.
  • Óleo para aquecimento doméstico renovável.

A BETO apóia pesquisa e desenvolvimento (P&D) e análises completas para garantir que essas listas de produtos proporcionem benefícios ambientais em relação aos combustíveis tradicionais e que a produção de energia não impeça os mercados de alimentos. Em certos casos, a biomassa terrestre e de algas pode trazer benefícios diretos ao meio ambiente, como melhorar a qualidade da água e do solo. Para obter mais informações sobre essas estratégias, leia o relatório recente da BETO intitulado, Relatório resumido do workshop de Bio-Restore.

BETO R&D: Transformando biomassa em combustíveis e produtos renováveis

O BETO conduz a transformação desses recursos renováveis ​​de carbono e resíduos em biocombustíveis, bioprodutos e bioenergia por meio de vias de conversão bioquímica, termoquímica e híbrida.

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Uma área chave de ênfase é a P&D de biocombustíveis para transporte aéreo, marítimo e pesado. Esses setores continuarão a depender de combustíveis líquidos para transporte no futuro previsível devido à falta de alternativas competitivas e ao tempo e investimento significativos necessários para movimentar essas frotas e a infraestrutura de abastecimento associada.

Embora os biocombustíveis ofereçam um combustível líquido com baixo teor de carbono para o transporte, as condições atuais do mercado não favorecem o sucesso comercial generalizado. A BETO e a indústria reconhecem a necessidade de reduzir os custos para se tornar uma opção verdadeiramente acessível. O relatório BETO, Estratégias integradas para habilitar biocombustíveis de baixo custo, descreve cinco estratégias principais necessárias para atingir custos de produção de combustível mais baixos em uma biorrefinaria integrada e fornece necessidades de pesquisa de alto nível em toda a cadeia de abastecimento de biocombustíveis.

A sinergia entre biocombustíveis e bioprodutos

Uma estratégia importante para melhorar a viabilidade econômica dos biocombustíveis são os bioprodutos – produtos químicos renováveis ​​ou materiais feitos de biomassa. Ao investir em P&D de bioprodutos, a BETO pode reduzir o risco de tecnologia e apoiar o aumento de escala para biocombustíveis. Os bioprodutos contam com as mesmas matérias-primas, usam a mesma infraestrutura e são feitos usando muitos dos mesmos processos e tecnologias dos biocombustíveis. A diferença é que esses bioprodutos de alto valor podem ter um preço mais alto do que os combustíveis e podem ser produzidos competitivamente em volumes menores.

Na bioeconomia de hoje, vemos oportunidades claras para bioprodutos de alto valor. Um sucesso recente inclui o desenvolvimento de um método para fazer espuma de poliuretano a partir de algas 100% renováveis ​​em vez de petróleo convencional. A espuma de poliuretano pode ser encontrada em todos os tipos de produtos, incluindo isolamento, molduras de carro, chinelos e colchões. A Universidade da Califórnia, San Diego (UCSD) desenvolveu o processo, que foi possível graças ao financiamento da BETO.

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A comercialização e implantação bem-sucedidas de bioprodutos como esses têm o potencial de construir a cadeia de abastecimento da bioeconomia, reduzir o risco de tecnologia e expandir a infraestrutura para permitir biocombustíveis no futuro.

Parcerias de partes interessadas da BETO avançam a bioeconomia

A BETO tem parceria com uma ampla gama de partes interessadas públicas e privadas para identificar os desafios de P&D e definir estratégias para biocombustíveis e bioprodutos economicamente e ambientalmente sustentáveis. Essas partes interessadas incluem:

  • Entidades industriais.
  • Instituições acadêmicas.
  • Associações comerciais e profissionais.
  • Comunidades financeiras e de investimento.
  • Organizações governamentais e ambientais.

Um exemplo de desenvolvimento de parcerias com as partes interessadas acima mencionadas se consolidou no recém-formado Desafio de Inovação de Plásticos do DOE. Este programa usa um conjunto coordenado de oportunidades de financiamento, parcerias críticas e outros programas para acelerar inovações para reduzir o desperdício de plástico e posicionar os EUA como um líder em reciclagem avançada de plásticos – ou upcycling – e tecnologias de fabricação “recicladas por projeto”.

A pesquisa científica impulsiona a bioeconomia

Cientistas líderes do DOE National Laboratories e universidades parceiras buscam o avanço da ciência para a produção, conversão e aumento de escala de matéria-prima de biomassa.

Os sucessos científicos da BETO permitem que a indústria privada subsequentemente demonstre e implemente comercialmente tecnologias em biorrefinarias integradas que podem produzir vários fluxos de produtos para maximizar a receita de um recurso de biomassa e um único local.

Como as biorrefinarias que atualmente produzem etanol a partir do amido junto com outros produtos, como grãos secos de destilaria, as biorrefinarias integradas aproveitam diversos componentes da biomassa para produzir vários produtos que maximizam o valor e minimizam o desperdício de biomassa e outras matérias-primas.

Oportunidades de financiamento BETO geram inovação

A BETO usa Anúncios de Oportunidade de Financiamento (FOAs) abertos e competitivos para garantir que financie P&D de alto calibre em apoio à sua missão e objetivos. Os FOAs estão abertos a universidades, laboratórios nacionais e ao setor privado e incentivam parcerias colaborativas entre as partes interessadas.

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Em julho de 2020, a BETO anunciou 33 projetos selecionados para receber até $ 97 milhões em fundos federais para conduzir P&D de tecnologia de alto impacto por meio do Anúncio de oportunidade de financiamento multi-tópico para 2020.

Consórcios de bioenergia: O espírito da colaboração do Laboratório Nacional

Caminhos adicionais para fazer parceria com as partes interessadas incluem alavancar os consórcios de bioenergia que visam áreas específicas de pesquisa de bioenergia de alto impacto. A BETO fornece financiamento para oito consórcios da indústria de bioenergia que usam os recursos do sistema de Laboratório Nacional para superar os desafios de pesquisa e desenvolvimento de combustíveis e produtos competitivos, econômicos e escaláveis ​​feitos de biomassa renovável.

Outros caminhos para o envolvimento com BETO

A BETO se envolve com as principais partes interessadas públicas e privadas para ajudar a orientar o planejamento estratégico de P&D. Isso é feito através do aproveitamento da experiência das partes interessadas como revisores de projetos e programas para as fases de avaliação de mérito de seleção de projetos de FOAs e Laboratório Nacional, bem como a Conferência de Avaliação por Pares bianual da BETO. Além disso, a BETO se envolve com suas partes interessadas por meio de vias como Solicitações de Informações, webinars, workshops e conferências.

O futuro é brilhante para a bioeconomia dos EUA

Uma robusta indústria de bioenergia não só fornecerá aos americanos alternativas de energia renovável, mas também gerará uma variedade de empregos nos EUA em diversos setores, desde agricultura e transporte rodoviário a microbiologia e engenharia química. A produção de bioenergia e bioprodutos tem um potencial significativo para servir como um veículo para a criação de empregos domésticos e oportunidades econômicas para comunidades em todo o país.

O apoio constante da BETO à indústria de bioenergia doméstica de próxima geração é essencial para que os Estados Unidos se mantenham competitivos nos mercados globais de combustíveis, produtos e produtos químicos baseados em biomassa.

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