Etanol celulósico, una alternativa energética relegada.
The idea of turning farm and forest wastes into "cellulosic" ethanol, a biofuel to power cars and trucks continues to languish.
El gran beneficio que conlleva el etanol elaborado en base a celulosa es que prácticamente cualquier elemento vegetal --tallos de granos, aserrín, astillas de madera, plantas nativas perennes crecidas en tierras marginales-- podría convertirse en "oro verde", un combustible de bajas emisiones contaminantes para el sector transporte.
http://photos.mongabay.com/06/660.jpg Biomass to Cellulosic Ethanol - U.S. Department of Energy
Etanol celulósico a precio más competitivo
Publicado por Javier Dufour el 16 Junio, 2010 http://www.madrimasd.org/blogs/energiasalternativas/2010/06/16/130912
La compañía Coskata ha puesto en marcha un proceso innovador de producción de bio-etanol celulósico que incluye una primera etapa de gasificación de la biomasa con plasma y una segunda de transformación enzimática del gas de síntesis producido. Esta tecnología que está en la fase de demostración se estima que alcance el desarrollo industrial a lo largo de este año 2010. El coste del bio-etanol producido mediante esta nueva tecnología resulta competitivo al de la gasolina a lo que hay que añadir la ventaja de una fuerte reducción en los gases de efecto invernadero (96% de reducción) con respecto a la gasolina.
[Autor: José Luis García Fierro-Instituto de Catálisis y Petroleoquímica, CSIC, Cantoblanco, Madrid]
La producción de bio-etanol a partir de material celulósico es la opción más atractiva entre los distintos procesos de fabricación. La compañía americana Coskata, con una experiencia amplia en producción de bio-etanol celulósico, ha anunciado un avance importante con respecto a la tecnología convencional que utiliza dos pasos consecutivos de transformación: uno primero de hidrólisis enzimática del material ligno-celulósico de partida y un segundo que consiste en la fermentación alcohólica de los azucares sencillos generados en el primer paso para producir selectivamente bio-ethanol. El concepto innovador que ha puesto en marcha esta compañía es radicalmente diferente del proceso que utiliza los dos pasos mencionados. Básicamente, este nuevo proceso consiste en una primera etapa de gasificación del material celulósico en la que se produce una mezcla gaseosa de monóxido de carbono e hidrógeno, seguida de un proceso enzimático en el que se transforma la mezcla gaseosa generada en la primera en bio-etanol. Coskata ha elegido la metodología de gasificación de biomasa mediante plasma, desarrollada previamente por la compañía Westinghouse Plasma para la NASA.
Conforme a esta tecnología de gasificación, las estructuras poliméricas que constituyen el material ligno-celulósico (celulosa, hemicelulosa y lignina) se transforman completamente a la temperatura alcanzada en el plasma, típicamente 2500 ºC, en monóxido de carbono e hidrógeno (gas de síntesis). La mezcla gaseosa resultante se enfría, se purifica de las impurezas generadas en el proceso de gasificación (azufre, nitrógeno, cloro) y se distribuye en una serie de bio-reactores en los que se incorporan micro-organismos del tipo Clostridium capaces de transformar de forma selectiva la mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno en etanol en condiciones de presión y temperatura próximas al ambiente. En la etapa final del proceso el etanol se separa de la mezcla acuosa agua-etanol mediante destilación con la que se consigue un etanol de alta pureza para uso como combustible.
Bio-reactores instalados por la empresa Coskata en Madison, Pa (USA), en los que se transforma el material celulósico en bio-etanol.
En el futuro la empresa tiene planteado mejorar la economía de proceso mediante incorporación de la tecnología de membranas a la separación del etanol de la mezcla agua-etanol. El agua resultante de esta separación se recicla y se introduce en los bio-reactores. Resulta importante también señalar el resultado del análisis del ciclo de vida realizado para el etanol celulósico producido conforme a la tecnología mencionada. Este análisis indica que el bio-etanol celulósico produce 96% menos de gases de efecto invernadero que la gasolina derivada de la destilación del petróleo. Además, Coskata mantiene un acuerdo de cooperación con la empresa automovilística General Motors con el objetivo de investigar el comportamiento del etanol celulósico obtenido por la vía descrita en los motores de combustión interna.
El proceso de Coskata esbozado en líneas generales en esta nota representa un avance importante en el proceso de producción de bio-etanol celulósico con las ventajas ambientales de fuerte reducción en emisiones de gases de efecto invernadero y un precio ya competitivo con la gasolina.
DOE Publishes Roadmap for Developing Cleaner Fuels
Research Aimed at Making Cellulosic Ethanol a Practical Alternative to Gasoline
July 7, 2006 news.mongabay.com/2006/0806-660.html
Etanol celulósico, limpio pero incierto
Por Stephen Leahy
TORONTO, jul (IPS) - Mientras a los biocombustibles se los culpa de elevar los precios de los alimentos y de ofrecer limitados beneficios ambientales, diversas personalidades se alinean detrás del etanol celulósico, uno de segunda generación.
Entre esas figuras están el ex vicepresidente estadounidense Al Gore y el fundador de Microsoft, Bill Gates.
El gran beneficio que conlleva el etanol elaborado en base a celulosa es que prácticamente cualquier elemento vegetal --tallos de granos, aserrín, astillas de madera, plantas nativas perennes crecidas en tierras marginales-- podría convertirse en "oro verde", un combustible de bajas emisiones contaminantes para el sector transporte.
"El (uso del) etanol celulósico reduciría 88 por ciento las emisiones de dióxido de carbono respecto de la gasolina", dijo Bruce Dale, ingeniero químico del Laboratorio de Investigaciones sobre la Conversión de Biomasa de la Universidad del Estado de Michigan.
Dale acaba de publicar en la prestigiosa revista Science un análisis comparando varios combustibles en base a sus emisiones de dióxido de carbono por kilómetro.
"Cualquier forma de etanol es muy superior a la gasolina a este respecto", dijo Dale a IPS.
Según sus cálculos, la celulosa podría satisfacer el pantagruélico apetito de Estados Unidos --200.000 millones de galones estadounidenses (unos 758.000 millones de litros)-- en materia de combustible líquido sin presionar al alza los precios de los alimentos, porque usará productos no alimentarios cultivados en tierras marginales.
Pero Dale también advirtió que la revolución del oro verde tendría que desarrollarse cuidadosamente para evitar errores tales como producir en Asia sudoriental biodiésel de aceite de palma, etiquetado como "diésel de deforestación" por activistas ambientales.
En los últimos años, los subsidios europeos para el biodiésel alentaron un enorme auge en la plantación de palmas aceiteras en Indonesia y Malasia. Los bosques fueron despejados y los pantanos de turba drenados para plantar cientos de miles de hectáreas.
La tala de los bosques y el drenaje de los pantanos emite mucho más carbono que lo que podría ahorrarse usando biodiésel, según varios estudios.
"Los biocombustibles para el transporte son el enfoque totalmente equivocado", dijo Andrew Boswell, de la organización no gubernamental británica Biofuelwatch.
Vastos monocultivos de palma aceitera, soja, caña de azúcar y maíz para biocombustibles resultan en pérdidas masivas de biodiversidad y medios de subsistencia rural, impactando seriamente en el agua, el suelo y la seguridad alimentaria, dijo Boswell a IPS.
Biofuelwatch y más de 150 grupos de la sociedad civil llamaron a la Unión Europea a abandonar sus objetivos en materia de uso de biocombustibles.
Un informe de la Organización de las Naciones Unidas (ONU) sobre energía presentado en mayo coincidió con estas conclusiones, y señaló que los biocombustibles son más efectivos cuando se los usa para obtener calor y electricidad, y no tanto en el transporte.
Boswell tampoco ve a la celulosa como una mejora importante en cuanto a combustible para transporte.
Convertir la biomasa en combustible significa menos biomasa para el suelo, lo que es crucial para mantener la fertilidad del suelo. Los cultivos y las plantas de procesamiento de celulosa también requieren enormes cantidades de agua. También hay asuntos de bioseguridad, dado que el proceso de celulosa usa enzimas genéticamente modificadas y cultivos genéticamente modificados como materia prima, destacó.
Además, los automóviles híbridos serán más baratos y más efectivos, aseguró Boswell.
"El etanol celulósico es simplemente el próximo gran generador de dinero para las corporaciones agroquímicas y biotecnológicas", dijo.
Aunque grandes compañías como Dow Chemical, Monsanto, Exxon y Royal Dutch Shell, entre muchas otras, están ciertamente involucradas, ni una sola planta de celulosa comenzó a producir todavía, pese a 50 años de investigación.
"Es mucho más difícil y complejo obtener etanol a partir de celulosa", dijo John Ferrell, codirector de la Oficina Nacional de Coordinación de Biomasa dentro del Departamento de Energía de Estados Unidos.
La semilla de maíz es en su mayor parte almidón y agua, que son fáciles de descomponer en azúcar y comenzar el proceso de fermentación que produce el etanol, dijo Ferrell en una entrevista.
La celulosa es la parte estructural de una planta y contiene mucho más que almidón y agua, como por ejemplo lignina. Las bacterias genéticamente modificadas que producen enzimas especiales pueden desglosar algunos de los materiales, pero no todos, así que hay varios pasos en el proceso, mayores tiempos de fermentación y más insumos de energía.
"Es un proceso más costoso, mientras que la producción de etanol en base a maíz es una tecnología probada y redituable", dijo Ferrell.
La primera planta mundial de muestra pre-comercial de celulosa está operativa desde hace varios años en Ottawa. Financiada en gran parte por el gobierno canadiense y Royal Dutch Shell, la planta de Iogen Energy Corp. usa trigo, avena y cebada para elaborar 100.000 litros de etanol al año.
Iogen trabajó mucho en esto durante casi 25 años, y está por construir una planta de producción a gran escala en el central estado estadounidense de Iowa, gracias a 80 millones de dólares procedentes del Departamento de Energía de Estados Unidos, como parte de un programa especial del gobierno por 385 millones de dólares para dar el puntapié inicial de la industria naciente.
El objetivo es tener de cuatro a seis plantas de celulosa, pequeñas pero de escala comercial, operativas para 2010, dijo Ferrell.
Como los precios del petróleo son elevados, los bancos y otros inversores están ansiosos por financiar plantas de etanol elaborado a partir de maíz, pero manteniéndose apartados de la celulosa hasta que quede demostrada su eficacia. De ahí la necesidad de subsidios del gobierno, señaló.
"Es difícil captar el actual estado de la tecnología porque está en manos de empresas privadas", dijo Elizabeth Marshall, economista del Instituto para los Recursos Mundiales que estudia la industria.
"Hay mucho humo y espejos en la industria. Todos se esfuerzan por obtener dinero", dijo Marshall en una entrevista.
Como resultado, empresas como Iogen son herméticas y rechazan los pedidos de entrevistas de IPS.
Y los desafíos técnicos permanecen, dijo. La bacteria que produce enzimas especiales es exigente en cuanto a lo que come, y la mayoría de las operaciones requieren un alimento especializado y uniforme, como trigo, y nada más.
"Sin embargo, si funciona el balance de energía para la celulosa es mucho mejor que el etanol de cereales, que usa mucha energía solamente para cultivar (por ejemplo) maíz", concluyó Marshall.
Los precios del maíz registran alzas históricas en Estados Unidos debido a la creciente demanda de etanol. Según el último informe sobre Perspectivas de Alimentación de la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO), los proyectos globales de importación de alimentos están aumentando, en parte debido al incremento de la demanda de biocombustibles.
Que la celulosa compita o no con los cultivos alimentarios por la tierra y el agua depende de cómo evolucione la industria. Marshall investiga las varias implicaciones de un posible futuro con una importante industria celulósica.
Pero, ¿dónde y cómo crecerán los grandes volúmenes de biomasa? ¿Cómo serán transportados y almacenados? ¿Cuánta biomasa puede ser eliminada sin producir impactos negativos sobre el suelo? ¿Cómo afectará la industria a los precios de los alimentos?
Un análisis integral de la industria es necesario para asegurarse de que genere los prometidos beneficios ambientales y minimice los impactos en los precios de los alimentos, opinó.
"Se necesitará una legislación protectora para garantizar esos beneficios e impactos", agregó.
(Este artículo es el primero de una serie de tres sobre el etanol celulósico y el impacto de los subsidios).
(FIN/2007) http://ipsnoticias.net/nota.asp?idnews=41417
Dinamarca lanza una nueva enzima que hará posible convertir desechos agricolas en biocombustible, a un precio muy competitivo. Este cambio, permitirá a la industria de biocombustibles producir etanol celulosico por menos de 2 dolares por galon (o sea alrededor de 0,37 euros el litro).
Este costo puede posicionar al biocombustible a la par que el petroleo y el etanol convencional.
Esta nueva enzima conocida como Cellic CTec2, transforma la celulosa de los desechos agricolas en azúcares que pueden ser fermentadas, obteniendose asi etanol.
La compañia Novozymes es la madre de este proyecto, el cual ya está siendo puesto en práctica con la dulce ayuda de 29,3 millones de dolares provistos por el Departamento de Energía de los Estados Unidos.
La produccion a escala de etanol celulosico se prevee para el año 2011, y la compañia piensa crear 1.2 millones de puestos de trabajo en los Estados Unidos para el año 2022.
Killing Biofuels
Submitted by Doug L. Hoffman on Sun, 08/29/2010
Through generous subsidies from the US government, secured by corn-belt politicians, 25% of America's corn (maize) crop is turned into ethanol for use in automobiles. Ignoring the negative impact this has on food production, agricultural runoff and land use, there is new talk of raising government mandated fuel mixture proportions to use even more ethanol. At the same time, the idea of turning farm and forest wastes into "cellulosic" ethanol, a biofuel to power cars and trucks continues to languish. Because of the ongoing economic slump, a plentiful supply of ethanol made from corn, and uncertainty among policymakers, companies have delayed plans to build commercial-scale cellulosic ethanol plants, some canceling them altogether. Evidently, even the hundreds of millions of dollars on offer from the Department of Energy (DOE) are not enough to lure investors to participate in this latest biofuel boondoggle. Industry understands what biofuel advocates do not—biofuels make no sense in terms of energy policy: neither environmentally nor economically. Instead of propping up wasteful and nonviable biofuel schemes, Congress should stop all biofuel subsidies and kill all ongoing ethanol projects.
Though the wrong headed “cap and trade” bill has been derailed in the US Senate, the specter of energy legislation is once again rising. As the energy debate heats back up, the journal Science has dedicated its August 13, 2010, issue to the subject of alternative energy. Writing in the introduction, David Malakoff, Jake Yeston, and Jesse Smith identified the heart of the alternative energy problem:
The end of the age of fossil fuels may be in sight, but what comes after is still a bit of a blur. There are numerous alternatives to coal, oil, and natural gas from electricity generated by solar farms to biofuels brewed from plants. Scaling up these alternative sources of energy, however, has proved a challenge.
Case in point, the US government's plan to reduce the nation's dependence on oil by scaling up cellulosic ethanol is in deep trouble. The complex technical, economic, and political forces involved in efforts to create viable alternatives to fossil fuels have proven close to insurmountable. Domestic biofuel production is only kept flowing with liberal application of government dollars. “In the current financial climate, existing federal policies are simply not enough to encourage the investments that will make these fuels a reality,” says Jeremy Martin, a chemist with the Clean Vehicles Program of the Union of Concerned Scientists (UCS), in a news article in Science.
According to Robert F. Service, a writer for Science, the plan to build an American biofuels industry on cellulose has stalled out after a promising start. In 2005, the US Congress approved new rules mandating a steady ramp-up in biofuels use. By 2022, cars were to be burning up to 36 billion gallons (136 billion liters) of biofuel a year, equivalent to one-quarter of today's US gasoline consumption. Early on, this was to come from “first-generation” biofuels, primarily ethanol made from corn. Corn ethanol production has grown steadily from 3 billion gallons in 2005 to 12.1 billion gallons this year. Most is blended with gasoline in a 10% ethanol to 90% gasoline mix, since higher proportions of ethanol can cause damage to car engines and fuel systems not specifically designed to run on alcohol.
Energy legislation from 2007 mandates an increasing share of cellulosic ethanol (dark green). But even the US Congress is incapable of turning corn ethanol into a positive proposition. Investigations by the US EPA, the California Air Resources Board (CARB) and the EU's joint Research Council all reported that biofuels pollute more than the fossil fuels they are supposed to replace, leading researchers to conclude that it would be better to simply burn the crops rather than convert them to biofuels. Add to that excessive water use in creating biofuels and the green luster of these fuels fades significantly. Again, according to Service:
Congress, however, has capped the amount of corn ethanol it wants in gas tanks at 15 billion gallons by 2015. In part, that's because making corn ethanol is energy intensive, so the fuel doesn't do much to offset fossil fuel use or lower greenhouse gas emissions. Beyond that first 15 billion gallons, policymakers envisioned biofuels coming from “advanced” sources, such as ethanol and gasoline-like hydrocarbons made from plant materials high in cellulose.The ramp-up in cellulosic ethanol production, however, is already well off track. Demonstration facilities are expected to turn out up to 25.5 million gallons this year—far below the 250 million gallons that the U.S. Environmental Protection Agency (EPA) once wanted fuelmakers to produce. In a telling sign of cellulosic ethanol's struggles, over the last year the agency twice scaled back its expectations after it became clear that the industry wouldn't be building commercial-scale plants as quickly as once thought.
Part of cellulosic ethanol's problem is technological—converting cellulose into alcohol is simply not as easy or efficient as brewing up a batch using corn or sugar cane. When starting with a feedstock rich in simple sugars, such as Brazilian sugar cane, making ethanol is a mater of using yeast to convert sugar to alcohol—a process similar to making beer or wine. In the US, where corn it the feedstock of choice, the process is slightly more complex. Enzymes must be used to break down the starch in corn kernels into its component glucose molecules, which yeast can then digest.
The task becomes even more difficult when using cellulosic feedstocks such as switchgrass, corn stalks, or wood chips. The sugars in these materials are locked in cellulose, hemicellulose, and pectin, which are polysaccharides like starch but much harder to break down, and lignin, which crosslinks different plant polysaccharides. Breaking these biopolymers into simpler compounds that can be converted into ethanol remains a difficult problem. While fermentation converts about 90% of the energy in simple sugars to ethanol, converting cellulosic feedstocks to ethanol yields just 40% of total energy content. That means cellulosic ethanol plants need far more raw material than first-generation plants do to make the same amount of ethanol.
While
researchers are confident that the yield for cellulosic conversion will be improved in the future, it remains uncertain that better yields can revive the moribund ethanol market. The US uses a total of about 140 billion gallons of gasoline a year. Mixed with gasoline at a 10/90 ratio, the demand for ethanol is only about 14 billion gallons. First-generation plants are already making 12.1 billion gallons of corn ethanol annually, and idled plants are capable of boosting the total to 15 billion gallons. The result is that the industry has reached a “blend wall.” In the words of Wally Tyner, an agricultural economist at Purdue University: “There is no room for cellulosic ethanol.”
Cellulosic ethanol costs are equivalent to oil at $120 a barrel, well above oil's recent price around $75 a barrel. At these prices, there is no motivation to ramp up cellulosic ethanol production. The ethanol glut and economic problems not withstanding, the EPA is considering increasing the required amount of ethanol in blended fuels to 12% or even 15%. Since such fuel could damage older cars, the idea doesn't have much appeal. Another idea is to mandate that future autos be able to run on an 85% ethanol blend, so called E85 fuel. Neither step would raise demand above existing corn ethanol production capacity in the near term.
Currently, the ethanol tax credit pays fuel blenders a flat $0.45 for each gallon of ethanol they use. Another proposed “solution” would be to offer larger credits for cellulosic ethanol. Most of the existing $6 billion a year in ethanol subsidies and tax credits are currently up for renewal by Congress. Lawmakers have already allowed one tax credit for biodiesel to lapse, adding to investors' worries that ethanol subsidies could be next. The prospect of radical belt tightening by Congress could be a deathblow for cellulosic and corn ethanol fuel subsidies—and it wouldn't come a moment too soon.
Also in the special issue of Science, Richard A. Kerr, writing in an article titled “Do We Have the Energy for the Next Transition?” notes that during past energy transitions humanity has always moved to a better fuel. “Never has the world so self-consciously tried to move toward new sources of energy,” he states. “But the history of past major energy transitions—from wood to coal, and from coal to oil and gas—suggests that it will be a long, tough road to scaling up alternatives to fossil fuels that don't stoke greenhouse warming.”
In the 1800s, wood and animal feed provided more than 95% of humanity's energy. Since then world energy use has increased twenty fold. Replacing even half of the coal, oil, and gas consumed today would require 6 terawatts of renewable energy. Plus, the transition from coal to oil in developed nations took more than half a century—there is little reason to expect the move away from fossil fuels will take less time. This is complicated by the fact that wind, solar and biofuels in particular are demonstrably inferior energy sources than oil and coal in terms of transportation, convenience and energy density.
Fossil fuels each took half a century to dominate energy production. “We are confronted with a society built on high-quality energy, dense forms of energy, fossil fuels especially,” states ecological economist Cutler Cleveland. “Could you have the same standard of living with renewables? I don't think we really know. Things might have to change very fundamentally.” The question we have to answer as a society, as a civilization, is does perusing renewables like biofuels make sense or are we headed down the road to ruin? This is not to say we should ignore other forms of real pollution or the world's looming energy gap. But trying to avoid the global warming boogieman may be causing bad decisions that will leave things in worse shape for our children and grandchildren.
The world is not yet running short of fossil fuels, the US alone has 200 years of coal and almost 100 years of gas reserves. Oil will not “peak” until 2030, if then—all past predictions have proven wrong. As we said in The Energy Gap, fossil fuels will be needed by our energy hungry world for the foreseeable future. Even though humanity will eventually need to transition from fossil fuels, what is needed is a better source of energy, not a poor substitute like biofuels.
It is a confusing challenge, trying to sort the good from the bad alternatives, which is why we wrote TEG. Pick up a copy and find out how to solve the world energy crisis, preserve the environment and save civilization. In the mean time, tell our political leaders to kill biofuel subsidies—they are a bad deal for everyone.
Be safe, enjoy the interglacial and stay skeptical.
http://www.theresilientearth.com/files/images/cellulose_ethanol_production.jpg
Etanol celulósico
Dentre as novas formas de produção do etanol desenvolvidas atualmente, está o etanol celulósico, que é obtido a partir de madeira decomposta, submetida a um processo de fermentação através de enzimas.
domescobar.blogspot.com/2009/02/etanol-celulo...
Segundo o engenheiro agrônomo Horácio Martins de Carvalho, membro da Associação Brasileira de Reforma Agrária (Abra), esse tipo de agrocombustível pode ser produzido a partir de qualquer tipo de madeira, assim como de bagaço da cana-de-açúcar e palha do milho, permitindo assim que o etanol seja produzido mundialmente. “Com essa mudança no tipo de oferta do etanol, abre-se uma possibilidade mundial de países do norte e da Europa produzirem etanol a partir das suas florestas de pinheiros ou de outras matérias secas”, conta.Porém, ele alerta para o fato de que a consolidação mundial do produto, agora não mais somente para a produção de combustível, mas também de outras matérias, como o plástico, acompanhada por essa revolução tecnológica, está sendo monopolizada pelas grandes transnacionais. Assim, não há como se prever as consequências. “Essa é uma revolução que está no escuro, nós ainda estamos tateando para ver o que vai acontecer”, comenta.Martins afirma que o etanol já se tornou a segunda fonte de energia brasileira, atrás somente do petróleo, e prevê que a produção do etanol celulósico possa significar uma redução no ritmo da expansão da cana-de-açúcar. Mas alerta: “isso é relativo, porque, assim como o Brasil abriu as portas para o capital estrangeiro, que vem sendo convidado a comprar terras no Brasil, para aumentar os investimentos, não significa que outras culturas não vão pressionar as culturas alimentares”.O engenheiro agrônomo afirma que, no Brasil, grandes grupos de celulose, como Aracruz, Votorantim e Stora Enzo, já estão investindo em usinas de álcool, se preparando para o etanol celulósico.Em relação a tais empresas, Silvia Ribeiro acredita que possam avançar em novos experimentos na área. “É possível que também as grandes empresas de monocultivos de árvores pretendam usar árvores transgênicas para a produção de etanol celulósico”, supõe.
Fonte:http://doxajornalismo.wordpress.com
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