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Desechos orgánicos pondrían a volar aviones

Utilizando residuos vegetales como cascarilla de arroz, bagazo de caña, zoca de café y bagazo de fique, ingenieros químicos produjeron un compuesto precursor con el cual se puede obtener biocombustible para aviones.

Bogotá D. C., 08.08.2015

Uno de los hitos de la investigación fue la obtención de combustibles para aviones,

La industria aeronáutica mundial consume cerca de 1.500 millones de barriles de combustible Jet A-1 cada año. Se calcula que en 2013, todos los vuelos liberaron 705 millones de toneladas de CO2 a la atmósfera, según estadísticas del Grupo de Acción del Transporte Aéreo (ATAG por su sigla en inglés), asociación sin ánimo de lucro que representa esta industria.


La cifra equivale al 2 % del total de emisiones de este gas contaminante por actividades humanas. Ante esta realidad, varios países investigan para generar combustibles alternativos, que ayuden a reducir el impacto ambiental utilizando biomasa (materia orgánica vegetal o animal) proveniente de algas, Jatropha (fruto de un arbusto) y camelina (planta herbácea).

Colombia, hasta el momento, se ha enfocado en la producción de etanol y biodiésel para vehículos, sin embargo investigadores del Instituto de Biotecnología y Agroindustria de la Universidad Nacional Sede Manizales desarrollaron un proceso para obtener el compuesto químico llamado furfural, a partir de residuos agroindustriales. Se trata del producto plataforma (moléculas que se obtienen, en este caso, a partir de residuos), que permite producir el compuesto precursor de combustible de avión, en el rango de los alcanos líquidos.

“En el país no se había hecho ninguna investigación al respecto”, expresa la ingeniera química de la UN, Valentina Aristizábal Marulanda, quien agrega que otro gran punto a favor es el aprovechamiento de materias primas, de manera que no solo sirvan para elaborar etanol, sino que, al darle un valor agregado, permitan obtener productos que disminuyan las emisiones contaminantes.

Materiales elegidos

Este trabajo de dos años se concretó en una tesis de la Maestría en Ingeniería Química de la Sede Manizales, cuyo propósito era la evaluación tecnoeconómica y ambiental de la producción de biocombustibles para avión a partir de biomasa lignocelulósica, material compuesto por celulosa, hemicelulosa y lignina, que forman parte de la pared celular de las plantas.

“Estamos hablando de residuos agrícolas que podrían tener un mayor potencial si no solo se transforman biotecnológicamente para producir alcohol o biodiésel, sino también para aplicar catálisis y obtener otros productos con valor agregado”, afirma la investigadora.

La tesis conjugó esos componentes de manera exitosa, de hecho, Carlos Ariel Cardona Alzate, doctor en Ingeniería Química, profesor titular de la UN y tutor del trabajo, destaca que la publicación del mismo ya fue aceptada en Bioresource Technology, una de las principales revistas del mundo en el tema.

Por sus características especiales se escogieron cuatro materiales que se producen en el país: cascarilla de arroz, bagazo de caña, zoca de café y bagazo de fique, sobrantes de diferentes procesos agroindustriales.

“El bagazo de caña tiene alta disponibilidad y su precio es moderado. La cascarilla de arroz tiene una gran cantidad de cenizas, de las cuales se pueden obtener otros productos. La zoca del café es abundante y el bagazo de fique es un residuo nuevo”, explica la investigadora.

La obtención

El proceso, que se llevó a cabo en el Laboratorio de Biotecnología del Instituto de Biotecnología y Agroindustria de la un Sede Manizales, con el apoyo del Grupo de Investigación en Procesos Químicos, Catalíticos y Biotecnológicos, comenzó con la trituración, el secado y la caracterización de los cuatro residuos, para determinar su contenido de celulosa, hemicelulosa, lignina y ceniza.

Cada material fue sometido a procesos biotecnológicos y catalíticos, como hidrólisis ácida y enzimática, técnicas que incluyen la adición de agua y que inicialmente permitieron obtener etanol, el cual se le adicionó a la gasolina para ‘oxigenarla’ y reducir las emisiones de CO2.

El licor resultante fue deshidratado para formar el furfural, un producto plataforma del cual se pueden obtener biocombustibles para avión, precursores, agroquímicos y polímeros. “Este compuesto fue sometido a una reacción con acetona (químico utilizado en muchos productos de uso doméstico), mediante la cual se creó el precursor de los alcanos (hidrocarburos), es decir, el producto plataforma para obtener combustible de avión”, indica la ingeniera química.

Según el profesor Cardona Alzate, estas plataformas podrían utilizarse para un sinnúmero de procesos como materia prima, mediante una técnica de biorrefinería del Instituto de Biotecnología y Agroindustria, pionera en el país.

“Hace unos años teníamos las plataformas para elaborar biopolímeros en reemplazo de los plásticos; luego, las que permiten obtener el alcohol que se adiciona a la gasolina; y, posteriormente, las que ayudan a producir el biodiésel que se agrega al diésel. Pero faltaban los fertilizantes y los productos que tienen que ver con hidrocarburos, utilizados tanto para energía como para refinar y obtener los mismos productos que se logran hoy a partir del petróleo”, revela el experto.

Bagazo de caña, el mejor

Aunque inicialmente se planteaba conseguir el biocombustible mediante una reacción que requiere el uso de hidrógeno, dicho proceso hace necesarias unas condiciones especiales de seguridad con las que no se cuenta en el momento, pero que se espera concretar más adelante.

Por tal razón, la investigación ha llegado hasta la producción del precursor con las cuatro materias primas, evaluado bajo criterios como composición específica, precio y disponibilidad. Después del análisis, el material con mayor factibilidad, rendimiento y menores costos de producción fue el bagazo de caña.

Adicionalmente se evaluaron las propiedades físicoquímicas de diferentes mezclas como posibles aditivos a los combustibles convencionales, en las cuales se determinó viscosidad, densidad, punto de congelación, capacidad calorífica y punto de nube.

También se analizaron mezclas entre etanol-butanol, etanol-biodiésel y etanol-octanol. “Encontramos que la que se acerca más a las propiedades físicoquímicas de un combustible convencional como el Jet A1 es la mezcla de etanol y biodiésel”, concluye el profesor Cardona.

Según cifras de la Asociación Internacional de Transporte Aéreo, actualmente un 33 % de los costos de operación de las aerolíneas son por combustible, mientras que en 2001 eran del 13 %. Si la aviación comercial obtuviera solo un 6 % de su suministro a partir de biocombustibles, para el año 2020 la huella de carbono se reduciría un 5 %, evidencia de que las investigaciones para generar estas alternativas de uso de energía podrían tener un impacto importante en la lucha por la conservación del medioambiente.

(Por: Mauricio Díaz Gómez, Unimedios Manizales
)
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