11-07-2010.
Por: Ángela María Betancurt Jaramillo, Unimedios
Tras la innovación de materiales para producir etanol, investigadores hallaron dos fuentes abundantes y económicas para la producción del biocombustible: la zoca de café y la cascarilla de arroz, residuos que en el país se queman sin advertir su potencial. |
| Bagazo de caña pretratrado con dióxido de carbono. |
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| Hoja de caña. |
El etanol es un alcohol carburante que se obtiene al fermentar azúcares provenientes de materias primas como sacarosas, almidones y celulosas. Inicialmente se usó en la producción de alcohol, pero ahora es fuente para elaborar cosméticos, fármacos y, sobre todo, biocombustibles.
De hecho, se ha perfilado como un buen sustituto del petróleo, con el agregado de que contamina menos y es de uso renovable, lo cual se debe a que sale de productos de alto valor energético y proteico como la caña de azúcar, la remolacha, la melaza y el sorgo dulce.
El problema es que la cantidad de suelos disponibles para el cultivo de estos productos en el país no es suficiente, entretanto su demanda por parte de las industrias productoras de etanol en el mundo aumenta cada vez más.
Para solucionar esta dificultad, investigadores de la Universidad Nacional de Colombia en Manizales proponen la utilización de materiales lignocelulósicos (vegetales) con los que no se ha trabajado anteriormente y que en el país son considerados subproductos, y por ende desperdiciados, como la zoca de café y la cascarilla de arroz.
Al ser lignocelulósicos, estos residuos están compuestos por materia vegetal que se extrae de las hojas y los tallos, y contienen celulosa, hemicelulosa y lignina, sustancias caracterizadas por su bajo peso molecular y por ser solubles en agua, lo que facilita la producción de azúcares fermentables mediante procesos químicos, y por consiguiente la fabricación del etanol.
Innovando en materiales
Con el fin de aprovechar los grandes volúmenes de zoca de café (madera) y cascarilla de arroz que se producen en el país anualmente, y que se desechan debido a su falta de uso, el Grupo de Investigación Procesos Químicos, Catalíticos y Biotecnológicos de la UN en Manizales decidió trabajar con estos residuos y con otros como el raquis de la palma (capa que recubre su fruto) y el bagazo y la hoja de la caña, para elaborar etanol a partir de su fermentación.
“A través de una metodología de modelamiento y simulación que estamos implementando, buscamos evaluar y diseñar el proceso de obtención de etanol a partir de tales desechos lignocelulósicos, que además de tener un gran potencial son de bajo costo si se comparan con el precio de las materias primas convencionales, como son el maíz y la caña de azúcar”, expresó Julián Quintero Suárez, estudiante del Doctorado en Ingeniería e integrante del grupo de investigación.
La segunda etapa de este estudio se basa en la experimentación, en donde prima la disminución de tiempo y costo.
De hecho, se ha perfilado como un buen sustituto del petróleo, con el agregado de que contamina menos y es de uso renovable, lo cual se debe a que sale de productos de alto valor energético y proteico como la caña de azúcar, la remolacha, la melaza y el sorgo dulce.
El problema es que la cantidad de suelos disponibles para el cultivo de estos productos en el país no es suficiente, entretanto su demanda por parte de las industrias productoras de etanol en el mundo aumenta cada vez más.
Para solucionar esta dificultad, investigadores de la Universidad Nacional de Colombia en Manizales proponen la utilización de materiales lignocelulósicos (vegetales) con los que no se ha trabajado anteriormente y que en el país son considerados subproductos, y por ende desperdiciados, como la zoca de café y la cascarilla de arroz.
Al ser lignocelulósicos, estos residuos están compuestos por materia vegetal que se extrae de las hojas y los tallos, y contienen celulosa, hemicelulosa y lignina, sustancias caracterizadas por su bajo peso molecular y por ser solubles en agua, lo que facilita la producción de azúcares fermentables mediante procesos químicos, y por consiguiente la fabricación del etanol.
Innovando en materiales
Con el fin de aprovechar los grandes volúmenes de zoca de café (madera) y cascarilla de arroz que se producen en el país anualmente, y que se desechan debido a su falta de uso, el Grupo de Investigación Procesos Químicos, Catalíticos y Biotecnológicos de la UN en Manizales decidió trabajar con estos residuos y con otros como el raquis de la palma (capa que recubre su fruto) y el bagazo y la hoja de la caña, para elaborar etanol a partir de su fermentación.
“A través de una metodología de modelamiento y simulación que estamos implementando, buscamos evaluar y diseñar el proceso de obtención de etanol a partir de tales desechos lignocelulósicos, que además de tener un gran potencial son de bajo costo si se comparan con el precio de las materias primas convencionales, como son el maíz y la caña de azúcar”, expresó Julián Quintero Suárez, estudiante del Doctorado en Ingeniería e integrante del grupo de investigación.
La segunda etapa de este estudio se basa en la experimentación, en donde prima la disminución de tiempo y costo.
Los pasos para obtener el etanol.
Durante la etapa inicial de modelamiento y simulación se determina en el laboratorio el porcentaje de composición de la materia prima, es decir, sus contenidos de celulosa, hemicelulosa, lignina, proteína y ceniza. “Así sabemos cuál es su potencial para transformarlo en lo que deseamos. Si contiene el 50% de celulosa y el 30% de hemicelulosa, sabemos que la mitad la puedo transformar en glucosa y lo restante en xilosa (ambos azúcares que consumen los microorganismos). Esto se debe distinguir, ya que en la fermentación uno decide si usa los dos materiales o uno solo, puesto que no todos los microorganismos consumen xilosa”, puntualizó el estudiante de doctorado.
Después de conocer la composición de la materia prima, se ingresan las sustancias al software de simulación, y así se logra plasmar en este sistema una planta real que permite determinar la cantidad de materia que circula por una corriente de unidad de tiempo, y la influencia de la variación que sufren los componentes de la lignocelulosa, que llevarán a la evidencia del gasto del consumo energético.
Según Quintero Suárez, de esta manera ya se pueden simular todas las etapas del procedimiento, como el pretratamiento (ruptura de las cadenas de polímeros de la celulosa y hemicelulosa), detoxificación (retirar toxinas de los materiales), fermentación y separación del producto final (etanol). “Es así como el modelo nos permite predecir cómo se comporta el sistema con respecto a la variación en los flujos, composición de corrientes y consumo energético, acudiendo menos a la experimentación, lo que hace que incurramos en ahorros de tiempo que se pueden reflejar en meses o incluso años, y en dinero”, segura el investigador.
Junto a los resultados de esta primera etapa se evalúa el impacto ambiental que podría arrojar cada una de las materias lignocelulósicas durante el pretratamiento, porque en cada una se usan sustancias químicas diferentes. Los datos de este análisis están próximos a salir.
Al concluir esta primera parte, los productos que se perfilan como los mejores materiales para la fabricación del etanol son la cascarilla de arroz y la zoca de café, ya que han reflejado disminución en los costos de producción, que pueden variar entre 20 y 40 centavos de dólar por litro de etanol producido.
De la simulación…
a la experimentación
En la última etapa de experimentación, el investigador buscará corroborar que los resultados sean los correctos. “El objetivo es corregir cualquier detalle para que la herramienta funcione perfectamente, y así pueda utilizarse en un nuevo trabajo en el que se evalúen otras materias primas, por ejemplo, una cascarilla procedente de otro país, y así en un futuro próximo llegar a comercializarlo”, finaliza el investigador de la UN.
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