Conversión de biomasa de celulosa en biocombustible

Teniendo enfocado un producto químico de partida, los ingenieros de la Universidad de Wisconsin-Madison han desarrollado un método basado en dos pasos para convertir la biomasa de celulosa sin tratar en un prometedor biocombustible. El proceso, que se describe este mes en el Journal of American Chemical Society, no tiene precedentes en el uso sin tratamientos de la biomasa de propiedades no comestibles como material de partida.

La clave para el nuevo proceso reside en su primer paso, en el que la celulosa se convierte en la “plataforma” química 5-hidroximetilfurfural (HMF), a partir de la cual se puede producir una gran variedad de valiosos productos químicos. “Otros grupos han demostrado algunos de los pasos involucrados en la conversión de biomasa a HMF, a partir de la glucosa o fructosa”, según comentaba Ronald Raines, profesor en el Departamento de Bioingeniería. “Lo que hicimos fue mostrar cómo hacer todo el proceso en un solo paso, a partir de la biomasa en sí”.

Ronald Raines junto a Joseph Binder, desarrollaron un sistema único disolvente que hace posible esta conversión. La mezcla de solventes y aditivos, cuya patente está pendiente, tiene una extraordinaria capacidad para disolver la celulosa, así como las largas cadenas de energía ricas en moléculas de azúcar que se encuentran en la materia vegetal. Debido a que la celulosa es una de las sustancias orgánicas más abundantes en el planeta, es visto ampliamente como una alternativa prometedora a los combustibles fósiles.

Este sistema solvente podría disolver bolas de algodón, que son pura celulosa, además es un método simple, no corrosivo, nada peligroso, económico y no huele mal. Este enfoque ignora simultáneamente otro irritante problema: la lignina, el pegamento que mantiene las paredes de células vegetales unidas. A menudo se describe como insoluble, pero las moléculas de lignina actúan como una jaula de celulosa que protege a través de su envoltura. Sin embargo, Raines Binder utilizó productos químicos preparados para actuar lo suficientemente como para deslizarse entre las moléculas de lignina, y dividirlas para disolver la celulosa en su componente clave y, a continuación, convertir los trozos en HMF.

En el segundo paso, se transforma posteriormente en el prometedor HMF biocarburantes 2,5-dimetilfurano (DMF). Tomados en conjunto, el rendimiento global de este proceso en sus dos etapas para transformar la biomasa en biocombustible fue del 9 por ciento, lo que significa en última instancia, su factibilidad para convertirse en un importante biocombustible.

“El rendimiento de DMF no es fabuloso, pero este segundo paso no se ha optimizado aún”, decía Raines, quien se encuentra entusiasmado con las perspectivas del DMF como biocombustible. El DMF, señalaba, tiene el mismo contenido de energía que la gasolina, no se mezcla con agua y es compatible con la actual infraestructura de combustible de transporte líquido. Por otro lado, ya ha sido utilizado como un aditivo de la gasolina.

Además de las cañas y hojas de maíz, Raines Binder ha puesto a prueba su método usando aserrín de pino, y está buscando nuevas muestras para probar. “Nuestro proceso es tan genérico que probablemente podríamos hacer DMF o HMF desde cualquier tipo de biomasa”, comentaba.

Más información: Universidad de Wisconsin-Madison