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De la biomasa residual al combustible de aviación
Un nuevo proceso químico desarrollado por investigadores de la Universidad de Wisconsin-Madison convierte la celulosa de los desechos agrícolas en gasolina y combustible para aviones. Produce combustible modificando lo que hasta ahora se consideraba subproductos no deseados (ácido levulínico y ácido fórmico) de la descomposición de la celulosa en azúcar. El trabajo fue descrito en la edición de esta semana de la revista Ciencias .
Grifo de biocombustible: El combustible líquido sale del reactor de oligomerización de buteno, la última parte de un nuevo proceso químico para fabricar biocombustibles a partir de celulosa.
El proceso es una de las nuevas tecnologías que fabrican combustibles convencionales como la gasolina y el diesel a partir de biomasa en lugar de petróleo. A diferencia del etanol, el tipo de biocombustible más común en la actualidad, estos nuevos combustibles pueden usarse fácilmente en automóviles convencionales y transportarse con la infraestructura existente. Es más, el combustible para aviones que produce almacena suficiente energía para propulsar aviones comerciales o militares.
Sin embargo, hasta ahora, los métodos para fabricar estos biocombustibles avanzados han implicado a menudo procesos biológicos en los que los microbios descomponen los azúcares derivados de la biomasa, incluida la celulosa. El método de Wisconsin podría resultar más confiable que esos procesos porque es un proceso químico que es más fácil de mantener. Además, el dióxido de carbono creado durante su producción se puede capturar fácilmente, una ventaja sobre los biocombustibles convencionales.
Para convertir la celulosa, un gran componente de la biomasa, en combustible, los investigadores primero deben descomponerla en componentes más simples, como azúcares simples. Luego, los microorganismos procesan esos azúcares para producir combustibles líquidos. La celulosa se puede descomponer tratándola con ácidos, pero estas reacciones son difíciles de controlar; los azúcares a menudo se convierten en ácidos fórmico y levulínico. En lugar de combatirlo, nos preguntamos si podríamos comenzar con el producto no deseado para producir combustible, dice James Dumesic, profesor de ingeniería química y biológica en la Universidad de Wisconsin-Madison.
Es un enfoque completamente diferente para hacer biocombustibles, dice Bob Baldwin, gerente de procesos termoquímicos en el Laboratorio Nacional de Energía Renovable en Golden, CO, que no participó en el trabajo. En el proceso de Wisconsin, los ácidos se combinan para formar gamma-valerolactona, una sustancia química industrial. Los catalizadores hechos de sílice y alúmina ayudan a convertir esto en un gas llamado buteno, que se convierte fácilmente en combustibles de hidrocarburos líquidos, incluida la gasolina y el combustible para aviones.
Una ventaja del proceso de Wisconsin en comparación con las rutas biológicas a los biocombustibles es que podría disminuir los niveles de gases de efecto invernadero, dice Doug Cameron, director gerente y asesor científico en jefe de Piper Jaffray. Los biocombustibles convencionales son, en el mejor de los casos, neutros en carbono: los cultivos para biocombustibles eliminan el dióxido de carbono de la atmósfera, pero este se libera nuevamente cuando los cultivos se cultivan y procesan y los biocombustibles se fabrican y se queman. El nuevo proceso produce una corriente pura y de alta presión de dióxido de carbono, que es fácil de capturar y almacenar de forma permanente. Como resultado, las emisiones netas de carbono podrían ser negativas: se evitaría que parte del dióxido de carbono absorbido por las plantas regresara a la atmósfera.
Sin embargo, quedan cuestiones económicas. Baldwin dice que aunque el proceso produce altos rendimientos de los combustibles deseados, requiere una gran cantidad de pasos de procesamiento, incluida la separación de la celulosa de otros componentes de la biomasa, lo que podría encarecerlo. También deberá competir con otros procesos termoquímicos que se pueden adaptar para trabajar con biomasa, como los que se han utilizado para convertir el carbón en combustibles líquidos.