Combustible a partir de residuos de producción de bioetanol

A partir del Fondo Sectorial Sagarpa-Conacyt, el proyecto “Desarrollo de tecnologías de producción de etanol a partir de biomasa de plantaciones de lechuguilla (Agave lechuguilla) existentes y nuevas plantaciones de la región semidesértica del norte de México” tuvo como objetivo caracterizar, evaluar y determinar el potencial agronómico y energético de la biomasa de lechuguilla de la región semidesértica del noreste de México para la producción de bioetanol.

A pesar de que esta investigación de la convocatoria 2011-2015 finalizó, investigadores del Departamento de Biotecnología de la Facultad de Ciencias Químicas (FCQ) de la Universidad Autónoma de Coahuila (Uadec) continúan explotando el potencial de este trabajo.

Actualmente, junto a científicos del Centro de Investigación en Química Aplicada (CIQA), los especialistas trabajan en el desarrollo de un combustible sólido tipo pellet, a partir de residuos del proceso de producción de bioetanol proveniente de Agave lechuguilla.

En entrevista para la Agencia Informativa Conacyt, el doctor Leopoldo Javier Ríos González, profesor investigador del Departamento de Biotecnología de la Facultad de Ciencias Químicas de la Uadec, explica el nuevo enfoque de este proyecto que busca generar alternativas energéticas para el país aprovechando completamente todos los elementos y, a su vez, potenciar el desarrollo económico del sector rural.

Agencia Informativa Conacyt (AIC): ¿Qué es combustible sólido?

Leopoldo Javier Ríos González (LJRG): Un combustible sólido forma parte de la familia de los bioenergéticos. La bioenergía es aquella que se obtiene a partir de la biomasa que, principalmente, está constituida de seres vivos o residuos.

Este combustible sólido es un vector energético obtenido a partir de biomasa con menor grado de transformación física o química y que se mantiene en estado sólido hasta su uso final. Entre ellos se puede encontrar la leña, que es un combustible sólido de primera generación porque no tiene ningún grado de procesamiento. Luego vienen los combustibles sólidos de segunda generación, que llevan un proceso para mejorar su eficiencia energética en cuanto a su capacidad calorífica como los pellets.

AIC: ¿De dónde surge el residuo con el que trabajarán?

LJRG: Estuvimos trabajando con apoyo del Fondo Sectorial Sagarpa-Conacyt; desarrollamos tecnología para la producción de etanol carburante a partir de Agave lechuguilla que crece en esta región. La línea solamente era generar el etanol, pero solo con generar ese producto el proceso no era económicamente viable para comercializarlo en el corto a mediano plazo.

Surgió la necesidad de plantear el aprovechamiento de esta materia prima bajo una plataforma de una biorrefinería, es decir, generar productos de alto valor agregado previo al proceso de producción de etanol para diversas áreas como farmacéutica, tratamiento contra el cáncer y coproductos del proceso. Entre estos coproductos está el residuo sólido generado después del proceso de sacarificación o hidrólisis enzimática del material para hidrolizar toda la celulosa y obtener los azúcares que, posteriormente, son fermentados para la producción de bioetanol. Es un sólido que no tiene celulosa, es un material rico en lignina, por arriba de 90 por ciento de su masa en base seca.

AIC: ¿Cuál es la importancia de este tipo de proyectos?

LJRG: Cuando terminamos el proyecto, los datos que nos arrojó del escenario que habíamos planteado para una planta de producción de etanol se comprobó, después de hacer simulaciones, que los costos de producción se salían de los márgenes de los costos de la gasolina actual, 1.1 dólar el litro; entonces se tenían que buscar alternativas para convertir el proceso viable económicamente. Dentro de las alternativas para reducir los costos del etanol, una fue incrementar la escala productiva de 73 millones de litros al año a 150 millones de litros al año.

Aumentar la escala no es viable en este momento, solamente hay plantas destiladoras de etanol de primera generación a partir de caña de azúcar y sorgo; pero de segunda generación no hay.

Otra alternativa fue manejar la biomasa bajo una plataforma de biorrefinería, donde se pueden obtener los mismos compuestos además de combustibles, polímeros o plásticos, químicos especiales, materias primas, pero utilizando biomasa.

El concepto de utilizar biomasa bajo una plataforma de una bioingeniería no solamente es producir el combustible (en todo caso el etanol) sino una gama de productos de alto valor agregado que hagan que nuestro proceso se vuelva viable económicamente.

La idea de desarrollar este proceso bajo una plataforma de biorrefinería es que previo al proceso de producción de etanol indaguemos que la lechuguilla tiene la particularidad de que podemos obtener diversas biomoléculas de interés farmacológico y en el área de la salud. A su vez, que todos los subproductos del proceso puedan ser utilizados al máximo para obtener productos de alto valor agregado, como generar biogás rico en metano, producción de hidrógeno, fertilizantes, etcétera. Una serie de productos de alto valor agregado, incluso alimento para animal, alimento humano, plásticos, bioalcoholes. Podemos utilizarlo también para producir pellets.

AIC: ¿En qué consiste la investigación que están desarrollando?

LJRG: Este residuo sólido es el material en el que trabajamos actualmente en colaboración con el CIQA a través del doctor Rafael Aguirre Flores. Estamos trabajando en un proyecto para pelletizar (proceso para generar pellets) este material y desarrollar pellets probando algunas variables como efecto de la humedad, efecto de la temperatura, fuerza de compresión, entre otros. Para poder obtener, en lo que sea posible, un material pelletizado que nos brinde el mayor valor de poder calorífico posible.

Estamos aprovechando un coproducto del proceso de producción de etanol 2G (segunda generación) a partir de lechuguilla, para la producción de un combustible sólido que nos brindará otra opción de uso, ya sea residencial o inclusive industrial.

AIC: ¿En dónde podrá tener aplicación?

LJRG: Este tipo de combustible nos estaría generando tanto energía térmica al quemar los pellets y, a su vez, podríamos estar generando electricidad, a través de la cogeneración de vapor y agua caliente en las plantas industriales.

AIC: ¿Cuál es el futuro del proyecto?

LJRG: Actualmente estamos desarrollando y optimizando el proceso de pelletización de este material en particular, con el propósito de encontrar las condiciones óptimas que nos permitan obtener pellets que nos den el mayor índice calorífico. Lo que estamos buscando es tener un impacto en las comunidades rurales mediante la optimización de la fabricación de pellets a partir de residuos de lechuguilla (guishe).

Lo que estamos buscando es que ese material también lo sometamos a una pelletización para obtener combustible sólido, para que se faciliten programas de apoyo para productores que adquieran la infraestructura necesaria para poder pelletizar este residuo, permitir el uso y comercialización de este material mediante cooperativas del gobierno. Sería otra opción para los productores y les abriría la ventana a otro ingreso con un producto de alto valor agregado y generaría impacto económico que será subsecuente en un ámbito social.

Fuente: CONACYT.