Para muchos usos, Los combustibles líquidos siguen siendo el suministro de energía más práctico: los aviones y los grandes barcos son ejemplos obvios. Es posible producir biocombustibles para estas aplicaciones. Pero hasta ahora nadie ha podido hacer eso a un precio competitivo, dejando a los combustibles fósiles como la opción dominante.
En un nuevo artículo, un grupo de investigadores con sede en EE. UU. Ha analizado la posibilidad de convertir los desechos de alimentos en combustible para aviones. Químicamente, los resultados son excelentes, produciendo material que se puede mezclar con un poco de combustible para aviones estándar para cumplir con todos los estándares regulatorios. Económicamente, la situación no es tan grande, solo se trabaja a precios que prevalecían hace más de cinco años. Pero el hecho de que, de lo contrario, los desechos pondrían metano en la atmósfera a medida que se descompone más que compensa el dióxido de carbono producido por el combustible para aviones en la mezcla. Por tanto, un precio del carbono podría cambiar la ecuación.
El trabajo aquí se centra en lo que se llama "desechos húmedos", que incluyen cosas como desechos de alimentos, estiércol animal y aguas residuales. Como era de esperar, producimos muchas de estas cosas, y los autores estiman que su contenido total de energía es aproximadamente equivalente a 10 mil millones de galones de combustible para aviones cada año. Debido a la cantidad de agua presente, es extremadamente intensivo en energía convertir directamente estos desechos en cualquier tipo de combustible, ya que el agua debe desecharse. Sin embargo, es posible colocar los desechos en un ambiente libre de oxígeno y hacer que las bacterias los conviertan en metano.
En lo que se enfocan los autores es en interrumpir ese proceso. Si cultiva las bacterias en las condiciones adecuadas, no se degradarán por completo todas las grasas complejas más largas. En cambio, se detendrán en un punto en el que gran parte del carbono de esas células se encuentra en forma de moléculas relativamente cortas de cuatro a ocho carbonos de largo. Por lo general, estos tienen un par de oxígenos unidos a un extremo de la cadena de carbono, lo que los convierte en ácidos débiles.
Químicamente, es posible hacer que estas moléculas reaccionen de una manera en la que dos de los ácidos débiles se fusionen en una sola molécula, liberando agua y una sola molécula de dióxido de carbono en el proceso. La molécula resultante tiene ahora casi el doble de longitud (dos moléculas de cuatro carbonos se fusionarían para formar una molécula de siete carbonos y liberarían el otro carbono como CO2). Y eso está llevando la longitud a la vecindad del hidrocarburo típico en el combustible para aviones.
La molécula más larga todavía tiene oxígeno adherido y hay dos formas de deshacerse de él. Una es una reacción simple con hidrógeno y un catalizador barato, que desprende el oxígeno en forma de agua. Una alternativa es una fusión adicional de otra molécula de ácido débil, creando una estructura ramificada más complicada. (Este proceso también requiere una reacción con hidrógeno para convertir la sustancia en un hidrocarburo puro cuando se hace). Los investigadores demostraron que con los catalizadores adecuados, ambas reacciones funcionan extremadamente bien y producen una mezcla de hidrocarburos con propiedades similares a las de combustible para aviones.
Entonces los investigadores ahora tenían un proceso. Alimente los desechos a un digestor de bacterias, impida que las bacterias produzcan metano y aísle los ácidos grasos cortos del digestor. Luego, póngalos a través de un par de reacciones y obtendrá una mezcla de hidrocarburos que se puede usar como combustible.
Por supuesto, existen algunos requisitos bastante específicos para lo que constituye el combustible para aviones, diseñados por las autoridades de aviación para garantizar la seguridad de los vuelos y las operaciones en tierra. Y los combustibles fabricados por estos dos procesos diferían del combustible para aviones estándar en algunas formas críticas, como el punto de inflamación y el punto de congelación, que determinan el comportamiento del combustible en respuesta a temperaturas altas y bajas, respectivamente.
Esto no sería un problema si estos biocombustibles se mantuvieran por debajo del 10 por ciento de la mezcla total de combustible para aviones. Pero causaría problemas si quisiera hacer una mezcla que fuera predominantemente biocombustible. Sin embargo, las dos reacciones diferentes produjeron productos que diferían en formas opuestas (una producía un líquido con un punto de inflamación más alto y la otra un líquido con un punto de inflamación más bajo, por ejemplo). Entonces, al mezclar los dos juntos, fue posible hacer una mezcla de combustible para aviones que contenía más del 70 por ciento de biocombustible.
Otras noticias que te pueden interesar