Alcohol carburante

Biobutanol, opción energética de segunda generación

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“México genera más de 150 millones de toneladas anuales de desechos orgánicos del campo; transformarlos en fuentes de energía limpia resultaría rentable”

Isela Alvarado, 30 de marzo de 2017

Reactores para generar hidrógeno y biobutanol.

“Definitivamente, los alcoholes carburantes son una opción para sustituir gradualmente las gasolinas en México y complementar su abasto”. Los biocombustibles de primera generación (1G) se elaboran a partir de cosechas destinadas al consumo, mientras que los de segunda generación (2G) se obtienen de la fermentación de la biomasa procedente de residuos agrícolas, señaló Idania Valdez Vázquez, investigadora de la UNAM.

“México genera más de 150 millones de toneladas anuales de desechos orgánicos del campo, y transformarlos en fuentes de energía limpia resultaría rentable”, comentó la integrante del Instituto de Ingeniería, campus Juriquilla, Querétaro.

Desde el punto de vista de bioenergías, para la universitaria los biocombustibles estarían en un precio competitivo respecto de los hidrocarburos.

“Importamos más de 50 por ciento de nuestra gasolina, y si por alguna razón nos cerraran esta actividad nos quedaríamos sin alternativas; pero si produjéramos nuestro biocombustible se aseguraría el abasto”, remarcó la científica.

Con la participación del Instituto de Ingeniería y otras instituciones académicas y empresas en el Clúster de Bioalcoholes, del Centro Mexicano de Innovación en BioEnergía –una iniciativa de la Secretaría de Energía y del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología– el desarrollo de biocombustibles líquidos empieza a ser una realidad, con gran potencial a mediano y largo plazos.

A partir de rastrojos y bagazos (residuos resultantes del procesamiento de frutos, semillas o tallos para extraer su jugo) de la caña, maíz, agave y trigo, Valdez y su equipo desarrollaron dos bioalcoholes (bioetanol y biobutanol), por medio de la fermentación de los azúcares que contienen estos residuos (60 por ciento).

El proyecto propone reducir fases en el proceso de producción convencional, mediante microorganismos autóctonos de la paja de trigo. Los universitarios encontraron que la capacidad de estas bacterias para degradar los azúcares permite que el procedimiento sea más sencillo y eficiente, y así omitir algunos pasos.

La estructura química de los residuos se compone de material lignocelulósico –celulosa y hemicelulosa unidos por lignina–, y romper el enlace de lignina es lo más complicado para obtener los compuestos energéticos.

Después de secar y moler la biomasa se coloca en un biorreactor. Por medio de hidrólisis enzimática y fermentación simultáneas se genera hidrógeno y metano, a partir de la hemicelulosa (xilano); en un segundo biorreactor se fermentan los azúcares celulósicos para lograr los solventes acetona, butanol y etanol (ABE). En la última etapa, estos líquidos se purifican por medio de la destilación.

Durante la síntesis microbiana que actúa en la fermentación se observó que bacterias denominadas Enterococcus producen cerca de 16 litros de hidrógeno por kilo de xilanosustrato agregado. Bacterias denominadas Clostridium generaron 180 ml de butanol, 70 ml de acetona y 50 ml de etanol por kilo de sustrato en cinco días de fermentación, de acuerdo con los resultados de los investigadores.

Los gases producidos en el proceso, describió la experta, se reutilizarán en el mismo proceso para generar vapor y electricidad; “asimismo consideramos al sector industrial (cosméticos, plásticos, fibras, medicamentos) para la venta de la acetona”, precisó.

Bondades energéticas

Actualmente, los biocombustibles se mezclan en cantidades variadas con la gasolina, dependiendo de cada país. Por ejemplo, la brasileña contiene de 20 hasta 25 por ciento de bioetanol (E20 a E25), y los vehículos de combustible flexible (FFVs, por sus siglas en inglés) admiten cien por ciento de bioetanol. Brasil utiliza FFVs debido a que produce y cuenta con el suministro necesario del biocombustible.

En México, la Comisión Reguladora de Energía aprueba el porcentaje de 5.8 por ciento en volumen de etanol como oxigenante de gasolinas. En un tanque estándar de 40 litros, sólo dos litros corresponderían al bioetanol. A diferencia del biobutanol, este bioenergético debe mezclarse en el sitio de venta de gasolinas.

No obstante, las ventajas del biobutanol sobre el bioetanol son claras: puede mezclarse con la gasolina antes de su distribución, debido a que no se observa una separación de fases gasolina-biobutanol, por lo que no son necesarios tanques de mezclado en cada punto de venta.

“El biobutanol contiene dos carbonos adicionales en su estructura química que le confieren un mayor poder calorífico y una mejor disposición de mezcla con la gasolina”, subrayó la académica.

1. Pretratamiento de trigo. 2. Hongo aislado de la paja del trigo. Fotos: Francisco Cruz.

Emisión de gases de efecto invernadero

Según el último Inventario Nacional de Emisiones de Gases y Compuestos de Efecto Invernadero, “las emisiones directas de gases de efecto invernadero (GEI) en la nación ascendieron a 665 megatoneladas de dióxido de carbono equivalente, de las cuales la mayor contribución se debe al transporte (26 por ciento)”.

“El biobutanol reducirá las emisiones de GEI considerablemente; sin embargo, seguimos investigando a detalle si podría generar otros contaminantes para prevenir el impacto al ambiente y a la salud del público”, concluyó.