Los químicos de la Universidad de California en Santa Cruz han descubierto una nueva forma de producir biodiésel a partir de aceite usado que simplifica el proceso y requiere un calor relativamente suave.
Por Jasmin Galvan, Universidad de California, Santa Cruz
Este descubrimiento tiene el potencial de hacer que la fuente de combustible alternativo sea mucho más atractiva para los grandes sectores industriales que constituyen la columna vertebral de la economía del país.
En 2022, solo el sector del transporte estadounidense utilizó alrededor de 3 millones de barriles de diésel al día, lo que representa aproximadamente el 75% del consumo total de este combustible en este país. Ese mismo año, el uso de diésel representó aproximadamente el 10% de las emisiones totales de CO2 relacionadas con la energía en Estados Unidos, según la Administración de Información Energética federal.
Si bien algunas empresas han recurrido a vehículos eléctricos para reducir su huella de carbono , la gran mayoría de las flotas aún funcionan con diésel, en parte porque la producción de biodiésel es difícil y consume mucha energía, por lo que su adopción ha sido más lenta. De todas las fuentes de energía utilizadas por el sector del transporte estadounidense en 2022, los biocombustibles representaron solo el 6%.
En su estudio, publicado el 3 de octubre en la revista Energy & Fuels , el autor principal Kevin Lofgren detalla una nueva forma de convertir el aceite vegetal usado en biodiésel que implica tetrametoxiborato de sodio (NaB(OMe) 4 ). Esta sustancia química, utilizada para fabricar el ingrediente activo que reacciona con el aceite para producir biodiésel, se considera única porque permite separar fácilmente el biocombustible de los subproductos de la producción, simplemente vertiéndolos.
Otro beneficio es que el subproducto resultante se puede utilizar para regenerar el ingrediente más caro del proceso de producción. Y por último, pero no por ello menos importante, la reacción se puede completar en menos de una hora a temperaturas tan bajas como 40 °C (104 °F), lo que ahorra energía y dinero.
«Siempre quise trabajar con biodiésel», dijo Lofgren, estudiante de doctorado en química en la UC Santa Cruz. «Comencé a explorar este nuevo material que habíamos creado para ver si podía atacar las grasas del aceite para ayudar a catalizar el biodiésel, y todo surgió a partir de ahí».
Mientras que los consumidores individuales recurren cada vez más a la energía solar y eléctrica para alimentar sus hogares y vehículos, los enormes sectores industriales de Estados Unidos todavía dependen del combustible diésel. Lofgren señaló que la mayoría de los camiones, trenes y barcos que transportan mercancías por todo el mundo funcionan actualmente con motores diésel y no se electrificarán en un futuro próximo.
Mientras tanto, señalan los investigadores, el biodiésel es un combustible carbono neutral que está disponible hoy en día y aprobado para alimentar estos vehículos sin necesidad de modificaciones en el motor.
Reducir la energía necesaria para producir biocombustibles
Algunos de los métodos actuales para producir biodiésel generan jabón como subproducto, lo que dificulta la purificación del combustible y da como resultado un producto menos real. Otros enfoques se basan en el aceite de palma, lo que requiere talar los árboles de las selvas tropicales para dejar espacio a las plantaciones de monocultivos de palmeras. Estos métodos también consumen mucha energía y requieren temperaturas y presiones extremadamente altas. La técnica que se detalla en este estudio puede producir biodiésel a una temperatura inferior a la necesaria para hervir el agua.
«Para producir energía se necesita mucha energía», dijo el coautor Scott Oliver, profesor de química y bioquímica. «Nuestro método utiliza aceite usado y un calentamiento suave, en comparación con las refinerías de petróleo actuales, que consumen mucha energía y son contaminantes».
Según los investigadores, el método que descubrieron convierte aproximadamente el 85% del aceite vegetal usado en biodiésel y cumple con casi todas las normas de la industria para su uso como combustible en maquinaria pesada y vehículos de transporte. La excepción fue el contenido de agua, aunque fue solo ligeramente superior al valor aceptable. Los investigadores esperan que una vez que se amplíe este proceso, el contenido de agua se encuentre dentro de los niveles aceptables.
«Este nuevo método es especial porque es sencillo y asequible. Tiene la ventaja de poder regenerar el material de partida», afirma Lofgren. «Ya es lo suficientemente económico como para que sea competitivo, pero si se puede comprar el ingrediente más caro una vez y luego regenerarlo, resultará más rentable a largo plazo».
«Todo el mundo necesita energía: todas las granjas, plantas de producción de alimentos y vehículos de transporte dependen de ella», afirmó Oliver. «Esto podría tener un gran impacto en las personas. Este proceso se puede realizar a una temperatura apenas superior a la ambiente y es reutilizable. No es necesario tener una refinería; potencialmente se puede utilizar este método en una granja».
Bakthan Singaram, profesor de química y bioquímica en la UC Santa Cruz, es coautor correspondiente del artículo «Vía del borato hacia los FAME en condiciones cercanas a las ambientales a partir de aceite usado».
Más información: Kevin C. Lofgren et al, Borate Pathway to FAMEs at Near-Ambient Conditions from Used Oil, Energy & Fuels (Vía del borato hacia los FAME en condiciones casi ambientales a partir de aceite usado, energía y combustibles ) (2024). DOI: 10.1021/acs.energyfuels.4c03643
