Tres rutas que facilitarían la obtención de biocombustible

Con base en la plataforma azúcares, que se puede obtener mediante la hidrólisis y el tratamiento enzimático de residuos orgánicos y agroindustriales (bagazo de caña, cáscaras de frutas, residuos madereros), se evalúan tres rutas para producir butanol, un alcohol que se perfila como sustituto de la gasolina a futuro.

La primera vía de producción de este alcohol es a través de la fermentación, que es un proceso bioquímico por el que una sustancia orgánica se transforma en otra.

Para esto, la estudiante Estefanny Carmona García, de la Maestría en Ingeniería Química de la Universidad Nacional de Colombia (U.N.) Sede Manizales, tomó el microorganismo Clostridium, que metaboliza azúcares suministrados mediante el tratamiento de residuos orgánicos y los convierte en butanol en aproximadamente cinco días.

La cantidad de butanol producida por la bacteria se cuantifica por cromatografía de gases, método químico de separación para caracterizar mezclas complejas y separar los distintos componentes.

El microorganismo se inhibe a concentraciones altas de butanol (10-15 g/L), su crecimiento y desarrollo se ve afectado y no puede sobrepasar este límite, lo que significa que el suplemento de la gasolina se debe extraer antes de que el ambiente se torne tóxico para la bacteria.

En la segunda ruta, la estudiante extrajo el biobutanol producido in situ mediante la adición de un solvente no tóxico (inmiscible con el medio de cultivo).

El solvente utilizado para este experimento es alcohol oleico, que actúa como extractor del biobutanol sin afectar la población de células; a medida que la cepa produce el biocombustible, el compuesto adicionado divide el contenido en dos, dejando en la parte inferior las bacterias y en la parte superior el sustituto de la gasolina.

En este concepto innovador de procesos reacción-separación el Grupo de Investigación en Procesos Químicos Catalíticos y Biotecnológicos dirigido por el profesor Carlos Ariel Cardona Alzate y al cual pertenece la estudiante Carmona tiene una experiencia de más de 20 años.

En cuanto a la tercera ruta de investigación para la explotación de butanol, sin experimentar en laboratorio, la estudiante de maestría de la U.N. se basó en estudios que han realizado un proceso mediante el cual el bioetanol en fase gaseosa y puesto a altas presiones se convierte en butanol.

Dicho proceso se lleva a cabo mediante una conversión catalítica que acelera la reacción química del etanol. En este, la investigadora estudia dos opciones: la hidroxiapatita, un mineral biológico formado por fosfato de calcio cristalino, que actúa como catalizador en la conversión de este compuesto, y catalizadores metálicos.

Con esta investigación quiero encontrar cuál catalizador de los que se han estudiado actualmente tiene mayor selectividad y rendimiento hacia la producción de butanol, debido a que en la conversión catalítica se generan otro tipo de coproductos comentó la estudiante.

La comparación de las tres rutas para obtener biobutanol en términos técnicos, económicos y ambientales permitirá saber cuál presenta mayor prefactibilidad como sustituto de la gasolina.

Las propiedades del butanol, como su alto contenido energético y baja volatilidad, lo perfila como un potencial sustituto del combustible que hoy en día se utiliza en la industria energética y química, además de ser un precursor químico empleado en la industria farmacéutica, textil, cosmética y de plásticos, entre otras.

Actualmente en regiones europeas se emplea el butanol mezclado con gasolina, combinación que ha reducido la emisión de dióxido de carbono y partículas contaminantes al ambiente, debido a que este químico no se evapora tan fácilmente y su combustión en el motor disminuye estas transmisiones.

Fuente:
UNAL