Materiales cataliticos para la obtención de energía a partir de biomasa
Dra. Norma Leticia Gutiérrez Ortega
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental
Divisisón de Ingenierías, Campus Guanajuato
Debido al amplio y continuo uso que se les ha dado a los combustibles fósiles en las últimas décadas como fuente de energía primaria, se han aumentado los problemas ambientales, principalmente los asociados a la generación de gases de efecto invernadero, que como bien sabemos son considerados como los principales generadores del calentamiento global y por ende responsables de su impacto negativo al medio ambiente. Por otro lado, el agotamiento de las reservas mundiales de petróleo han generado conflictos económicos, políticos y sociales a nivel internacional.
Lo anterior permite comprender la urgencia de disponer de fuentes alternas de energía que contribuyan al desarrollo sostenible. Es por ellos que gran parte de la comunidad científica se ha enfocado en desarrollar investigación basica y aplicada inter, intra y transdisciplinar.
Las principales investigaciones se enfocan a la obtención de energía solar, eólica, hidráulica, geotérmica y a partir de biomasa; siendo esta última la que ha tenido mayor aceptación debido a las ventajas que representa su uso, no solo como precursos de combustibles, sino por la gran variedad de productos que se pueden generar dentro de un esquema de biorrefinerias operado bajo el modelo de economía circular.
La biomasa es un recurso renovable, lo cual implica que a pesar de que sea consumido por los seres humanos, esta se puede restaurar de manera natural a una velocidad igual o superior a la que es consumida. Dentro de su composición quimico-biológica contiene poca cantidad de azufre, nitrógeno y metales, lo que implica que cuando se combustiona genera menores cantidades de dioxido de azufre (SO2), oxidos de nitrogeno (NOx) y cenizas en forma de hollín, en comparación con la combustión de combustibles fósiles como la gasolina, el diesel, queroseno, entre otros. Otra ventaja ambiental es que los biocombustibles son considerados emisores neutros de dióxido de carbono (CO2), es decir, que de manera indirecta reducen la concentración de CO2 neto que se emite a la atmósfera ya que este retorna directamente al ciclo del carbono para la regeneración de la biomasa por medio de la fotosíntesis. Se puede considerar como biomasa a toda la materia de base bioorgánica, es decir, que provenga de organismos vivos o de sus productos metabólicos.
Los principales biocombustibles con potencial para ser empleados como fuente complementaria de abastecimiento energético y que por ello actualmente se encuentran bajo diversas líneas de investigación científicas y tecnológicas son el biogas, el bioetanol, el biodiesel y el biohidrógeno.
Dentro de los procesos fisicoquímicos que se puede emplear para la obtención de estos biocombustibles, el papel de los materiales catalíticos han tomado gran relevancia ya que son determinantes en la selectividad y rendimiento de las diferentes estapas de los procesos, por lo que si se cuenta con mejores catalizadores se puede optimizar y potenciar la producción de biocombustibles a nivel industrial.
La investigación científica en el área de la catálisis aplicada a la producción de biocombustibles es muy amplia, al implicar el diseño, preparación y caracterización de nuevos materiales catalíticos; asíi como el estudio de los procesos y mecanismos de operación de los catalizadores para la obtención específica del biocombustible. En la actualidad toma relevancia el desarrollo de sistemas catalíticos no agresivos al medio ambiente y que preferentemente puedan ser usados en varios ciclos.
Los procesos químicos más estudiados incluyen distintos métodos catalíticos para la producción de biodiesel mediante transesterificación de trigliceridos de origen vegetal, animal y microbiano; obtención de biohidrógeno a partir del reformado de biomasa con una relación de C:O de 1:1 como es metanol, etanol, etilenglicol, glicerol, sorbitol, glucosa, etc; catálisis heterogénea de biomasa lignocelulósica para la obtención de bioetanol; . metanación de CO2 empleando H2 de origen fotorenovable; entre otros temas en el contexto de la Investigación, Desarrollo, Innovación y Divulgación (I+D+i+d).
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