Energía

Cómo convertir residuos agrícolas en combustibles

02/09/2021 IIGE - Cristhian Velalcázar, Técnico del IIGE.

El uso de residuos agrícolas para la obtención de biocombustibles líquidos se ha potencializado debido a que con su uso se suplen las demandas energéticas

Cómo convertir residuos agrícolas en combustibles / Foto: IIGE

Cómo convertir residuos agrícolas en combustibles / Foto: IIGE

El crecimiento y desarrollo de las ciudades, se caracteriza por proporcionar un fácil y rápido acceso a los recursos naturales, tales como el agua, el suelo, el aire, los bosques, etc. En este sentido, la energía no es la excepción, pues la usamos en sus diferentes estados, desde que encendemos una lámpara y hasta cuando nos movilizarnos por medio del transporte público. Tomando como referencia el caso del transporte, la problemática se centra en la fuente de la cual se consigue esa energía, el combustible, ya que comúnmente este se obtiene de fuentes de origen fósiles.

Si bien, actualmente se cuenta con las ventajas de facilidad de uso y disponibilidad del petróleo, se debe recordar que nuestro planeta tiene límites biofísicos y las actividades antrópicas vinculadas a esta fuente energética emiten grandes cantidades de gases de efecto invernadero (GEI), como el dióxido de carbono, el metano, el azufre, entre otros, que pueden provocar deterioros irreversibles en el ambiente.

Es así que, con la finalidad de apoyar a la disponibilidad de energía para trasportación y con ello reducir los daños ambientales, existen otras fuentes energéticas que son renovables y que puedan dar solución a esta problemática, sin dejar de lado aspectos económicos y sociales. En alineación a lo antes indicado, la biomasa es una fuente renovable que puede ser empleada como suministro de energía limpia; además, su producción y logística traen beneficios sociales como la creación de empleos en zonas rurales. La abundancia en nuestro planeta y el bajo precio de compra, en comparación con las energías convencionales, hacen de la biomasa un recurso atractivo para ser utilizado como fuente de energía a través de distintas tecnologías de conversión.

Existen diferentes tipos de biomasa y, entre estos, los residuos de procesos industriales y agrícolas, los cuales son considerados como “desperdicio” (por ejemplo las cáscaras de naranja que sobran tras elaborar un jugo). El uso de estos residuos es una gran ventaja debido a que se reutiliza y revaloriza un producto, que en muchos de los casos no tiene una correcta gestión para su disposición final, puesto que su abandono puede atraer plagas o en caso de ser quemados, pueden generar incendios y por ende problemas ambientales.

El proceso de conversión de un residuo agrícola a biocombustible, empieza con la identificación y determinación de las características físico-químicas de este; posteriormente, se debe recolectar y transportar desde el lugar de producción hacia plantas específicas para su conversión a biocombustible líquido, sólido o gaseoso. El uso de residuos agrícolas para la obtención de biocombustibles líquidos se ha potencializado debido a que con su uso se suplen las demandas energéticas y se brinda seguridad alimentaria, al no usar alimentos como materia prima.

“El proceso de conversión de un residuo agrícola a biocombustible, empieza con la identificación y determinación de las características físico-químicas de este; posteriormente, se debe recolectar y transportar desde el lugar de producción hacia plantas específicas para su conversión a biocombustible líquido, sólido o gaseoso.”

Generalmente los residuos agrícolas se componen de lignina la cual recubre a la celulosa y hemicelulosa. Esta lignina debe ser retirada de la biomasa a través de tratamientos físicos, químicos o biológicos. Es importante este paso previo para que en el proceso de hidrólisis, el complejo enzimático pueda romper los enlaces y liberar glucosa, celobiosa y xilosa, es decir, convertirlos en azúcares fermentables.

Preparación de biomasa residual para ser pretratada con agua caliente (IIGE, 2021)

La fermentación es el proceso mediante el cual un microorganismo descompone un material orgánico en un ambiente bajo en oxígeno. En la fermentación alcohólica en específico, la acción de las levaduras produce la conversión de glucosa y otros azúcares fermentables -producto de la hidrólisis- en etanol. Estas levaduras emplean a los azúcares como fuente de alimento, produciendo como resultado de su proceso de metabolismo etanol y dióxido de carbono. Las condiciones bajo las cuales se lleva a cabo este proceso deben ser minuciosamente controladas, dado que las levaduras son microorganismos vivos y un exceso de temperatura o de la concentración de alcohol producido puede ocasionar su muerte. Adicionalmente, la presencia de oxigeno puede provocar reacciones secundarias no deseadas como la conversión del alcohol en ácido acético.

Finalmente, la mezcla fermentada se destila para separar el bioetanol del agua y otros subproductos generados en la etapa anterior, los cuales cuentan con distinto punto de ebullición. De esta manera algunos compuestos pasan a la fase gaseosa antes que otros, pudiendo ser separados y recuperados mediante condensación. Además, para obtener un bioetanol de alta pureza, la temperatura del proceso debe ser controlada a fin de evitar la pérdida del etanol, o que otros compuestos de menor volatilidad se condensen junto con este.

“La utilización de los residuos agrícolas como una fuente para la producción de biocombustibles líquidos, es una alternativa sostenible en términos ambientales, sociales y económicos, que permitirá al Ecuador continuar con la transición energética.”

La utilización de los residuos agrícolas como una fuente para la producción de biocombustibles líquidos, es una alternativa s ostenible en términos ambientales, sociales y económicos, que permitirá al Ecuador continuar con la transición energética, al disminuir la dependencia de combustibles fósiles (petróleo), reemplazándolos por biocombustibles.

Para evaluar la capacidad de producción de bioetanol acorde al esquema de producción antes indicado, el Instituto de Investigación Geológico y Energético (IIGE), con el financiamiento de la Agencia Española de Cooperación Internacional para el Desarrollo (AECID), desarrolló el proyecto “Implementación de una planta prototipo para producción de etanol a partir de la cáscara de piñón”. En este, se utilizó la cáscara de piñón o Jatropha curcas, un residuo lignocelulósico, como materia prima para la obtención de bioetanol. Su escalamiento permitiría suplir la creciente demanda de combustibles en el país a través de alternativas renovables y, por lo tanto, depender menos de la importación de derivados de petróleo.
 

El Instituto de Investigación Geológico y Energético (IIGE), le invita a participar en una ENCUESTA DE PERCEPCIÓN.

El objetivo de la encuesta es recibir sus comentarios para comprender de mejor manera su percepción y expectativa que nos permitan entregar un producto y servicio óptimo.

Agradecemos su participación.

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