Diseñan nuevos métodos para reducir costes en la producción de biodiésel

Investigadores de la Universidad de Córdoba han posibilitado el desarrollo de un nuevo tipo de biodiésel a partir de aceite vegetal o grasa animal por un lado y etanol o metanol por otro. El nuevo producto permite una fabricación más eficiente y sostenible de este combustible, mientras se elimina la generación de un residuo característico en la producción de biodiésel convencional, la glicerina. Este subproducto es muy problemático, pues debe ser completamente eliminado de la mezcla combustible mediante lavado, lo que requiere grandes cantidades de agua. La permanencia de la glicerina en el biodiésel, incluso en cantidades de traza, puede dar lugar a problemas y daños en los motores de combustión.

Sin embargo, el proceso para lograr este nuevo biodiésel no es viable económicamente, es demasiado costoso, ya que emplea lipasas, enzimas utilizadas por los seres vivos para hidrolizar y digerir aceites y grasas. Son muy utilizadas en industrias como la alimentaria o la farmacéutica. Así, los científicos de la Universidad de Córdoba han propuesto una producción de este nuevo biodiésel con catálisis enzimática, con condiciones más suaves, sostenibles y con menos impacto medioambiental. El biodiésel se pretende desarrollar primeramente en una planta experimental a largo plazo y para pequeños productores.

El biodiésel se ha convertido en una alternativa comercial a los combustibles fósiles, pero si bien es de origen renovable, podría no ser tan sostenible en su síntesis convencional, ya que genera residuos que suponen un problema para el medioambiente, concretamente, la glicerina. El equipo de investigadores de los departamentos de Química orgánica y Microbiología ha desarrollado una línea de investigación y desarrollo (I+D) para hacer viable la producción de un nuevo tipo de biodiésel que no genera residuos de glicerina. Una empresa de base tecnológica nacida en el campus de Rabanales, Séneca Green Catalyst SL, ya consiguió patentar en 2010 un biodiésel denominado Ecodiesel. Actualmente, este equipo ha seguido desarrollando dicha tecnología con el objetivo de reducir costes, aumentar su viabilidad económica y posibilitar su aplicación en las plantas productoras de biodiésel.

“Nuestra propuesta inicial era el uso de enzimas en la reacción, denominada catálisis enzimática. En principio es menos productiva en cuanto a biodiésel puro convencional, con condiciones de reacción más suaves y que no genera residuos de glicerina”, explica Carlos Luna, del departamento de Química Orgánica de la UCO. La enzima empleada era la lipasa, que se usa también en la industria de los detergentes, alimentaria o farmacéutica. Al principio se emplearon lipasas pancreáticas de cerdo, pero son muy costosas y difíciles de obtener. Poco después, para superar este obstáculo, se centraron lipasas microbianas comerciales. Así evolucionaron hasta tratar de buscar una nueva lipasa microbiana eficaz, no comercializada, en colaboración con el departamento de Genética de la Universidad de Sevilla.

La indagación, explica Luna, les llevó incluso hasta almazaras de aceite de oliva para tomar muestras. “Buscábamos organismos que se desarrollaran en ambientes lipófilos”. Allí encontraron una bacteria potencialmente productora, del género Terribacillus. Los resultados fueron patentados por las universidades de Córdoba y Sevilla y posteriormente publicados en la revista PLoS One. En la misma línea, acudieron a la Colección Española de Cultivos Tipo para obtener sus correspondientes extractos enzimáticos y analizar las capacidades de producción de una levadura denominada Candida antarctica. Esta levadura es la lipasa comercial más conocida y aplicada habitualmente en la industria. Toda esta búsqueda estaba orientada a disponer de una lipasa propia, asequible económicamente y eficaz. Incluso se podría distribuir a otros pequeños productores de biodiésel, que no cuentan en sus instalaciones la tecnología necesaria para desarrollar una catálisis enzimática. La tesis doctoral de Carlos Luna recoge esta investigación.

Línea más económica

Conseguido el biocombustible, que denominaron comercialmente Ecodiesel, los científicos han desarrollado una nueva línea para reducir costes. “En vez de una catálisis enzimática, buscamos ahora un control cinético mediante una catálisis básica o ácida”, indica el investigador. Aplicando condiciones más suaves en la reacción han logrado resultados prometedores. La investigación ha sido publicada recientemente en la revista científica Energies.

La idea ahora es lograr que la producción de  sea viable en plantas experimentales pequeñas o que desde la empresa de base tecnológica se pueda asesorar en la producción a pequeñas empresas productoras. Para ello, los científicos necesitan desarrollar la tecnología de obtención de sus propias lipasas a partir de cultivos de microorganismos o desarrollar más profundamente la catálisis mediante control cinético. Carlos Luna advierte de que este objetivo es a largo plazo. “Nos marcamos un plazo de unos diez años”.

Biodiésel y petróleo

A pesar de sus bondades, el  deja un residuo denominado glicerina en cantidades relativamente importantes. Por ello, gestionar y reducir este subproducto es un reto para la industria del . Es necesario desarrollar un  más eficiente económica y ecológicamente para substituir en un futuro a los combustibles fósiles.

No en vano, los combustibles fósiles son los indiscutibles motores de la actividad humana. El consumo actual de combustibles ronda los doce millones de toneladas al día. Puede parecer mucho, pero aún no hemos alcanzado el cénit del consumo de combustibles fósiles. Se estima que con la industrialización y aumento de nivel de vida en los países emergentes, en 2030 se incrementará el consumo de petróleo y sus derivados en un 33% respecto a la actualidad, hasta 16 millones de toneladas al día. Mientras aumenta la demanda, disminuyen las reservas. En cincuenta años, algunos países productores dejarán de serlo y las explotaciones serán más inaccesibles y caras de prospectar. Además, hay que añadir el problema ambiental. Los combustibles fósiles están detrás de la producción de gases de efecto invernadero. Por esto, la obtención de alternativas viables desde el punto de vista económico y tecnológico es una preocupación prioritaria para la comunidad científica.

Referencias bibliográficas:

Diego Luna, Alejandro Posadillo, Verónica Caballero, Cristóbal Verdugo, Felipa M. Bautista, Antonio A. Romero, Enrique D. Sanco, Carlos Luna, Juan Calero, News Biofuel Integrating Glycerol into Its Composition Through the Use of Covalent Inmmobilized Pig Pancreatic Lipase. International Journal of Molecular Sciences, 2012, 13, 10091-10112.

Carlos Luna, Cristóbal Verdugo, Enrique D. Sancho, Diego Luna, Juan Calero, Alejandro Posadillo, Felipa M. Bautista, Biocatalytic Behaviour of Immobilized Rizhopus oryzae Lipase in the 1,3 Selective Ethanolysis of Sunflower Oil to Obtain Biofuel Smiliar to Biodiésel. Molecules, 2014, 19, 11419-11439.

Almudena Escobar-Miño, Carlos Luna, Ana. T. Marcos, David Cánovas, Encarnación Mellado, Selectiobn and Characterization of Biofuel-Producing Environmental Bacteria Isolated from Vegetable Oil-Rich Wastes. PLoS ONE, 2014, 9 (8).

Juan Calero, Gema Cumplido, Diego Luna, Enrique D. Sancho, Carlos Luna, Alejandro Posadillo, Felipa M. Bautista, Antonio A. Romero, Cristóbal Verdugo-Escamilla. Production of a Biofuel that Keeps the Glycerol as a Monoglyceride by Using Supported KF as Heterogeneous Catalyst. Energies, 2014, 7, 3764-3780