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Cómo hacer más fácil convertir los desechos de las plantas en biocombustibles

febrero 7, 2020
Redaccion

Los investigadores han desarrollado un nuevo proceso que podría hacer que sea mucho más barato producir biocombustibles como el etanol a partir de desechos de plantas y reducir la dependencia de los combustibles fósiles.

por Todd Bates, Universidad de Rutgers

Su enfoque, que presenta un solvente a base de sal de amoníaco que convierte rápidamente las fibras de las plantas en azúcares necesarios para producir etanol, funciona bien a temperatura ambiente , a diferencia de los procesos convencionales, según un estudio dirigido por Rutgers en la revista Green Chemistry .

«Nuestro sistema de pretratamiento puede reducir, hasta 50 veces, el uso de enzimas para convertir la celulosa tratada con solvente (fibra vegetal) en glucosa (un azúcar) que se usa para producir bioproductos como el etanol», dijo el autor principal Shishir PS Chundawat, un Profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Química y Bioquímica en la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Rutgers-New Brunswick. «Procesos similares podrían reducir en gran medida el costo de producir biocombustibles a partir de residuos de biomasa como tallos y hojas de maíz».

El solvente también puede extraer más del 80 por ciento de la lignina en los desechos vegetales. Según Chundawat , la lignina, que se une y fortalece las fibras vegetales , podría usarse para ayudar a actualizar valiosos químicos aromáticos en el futuro. La investigación se benefició de los esfuerzos de colaboración y el acceso a un instrumento Bio-SANS de alta tecnología en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge para analizar cómo los sistemas biológicos complejos como los desechos de plantas responden durante el procesamiento para comprender mejor cómo se disuelve la celulosa a nivel molecular .

Los tallos de maíz, las hojas y otros residuos (llamados raspadores de maíz) y la hierba de cambio, por ejemplo, tienen microfibrillas de celulosa compactas, que son pequeñas hebras más delgadas que las fibras. Las microfibrillas son difíciles de descomponer usando enzimas o microbios, lo que dificulta la conversión de muchos materiales de origen vegetal en la biomasa en biocombustibles o bioquímicos. La biomasa incluye materiales derivados de microbios, plantas o animales utilizados para la producción de energía renovable y procesos industriales .

Acelerar la conversión de celulosa en azúcares como la glucosa con enzimas requiere solventes adecuados o pretratamientos a base de calor y / o químicos. En los últimos 150 años, se han explorado varios solventes que pueden descomponer las fibras de celulosa. Pero la mayoría de los solventes siguen siendo costosos o requieren rangos extremos de presiones o temperaturas de operación para ser efectivos.

El sistema solvente a base de sal de amoniaco acelera la conversión de celulosa en azúcares usando enzimas. Puede reducir en gran medida el costo de producción de biocombustibles porque las enzimas pueden representar alrededor del 15 al 20 por ciento del costo de producir biocombustibles como el etanol a partir de biomasa.

Los próximos pasos serán optimizar el proceso de pretratamiento para la biomasa como la mazorca de maíz, los desechos sólidos municipales y los cultivos de bioenergía como el pasto y el álamo que podrían convertirse en combustibles, mientras que también desarrollan enzimas más robustas para reducir aún más los costos, según Chundawat.