Consiguen un combustible de alto rendimiento a partir del azúcar

La universidad estadounidense de Wisconsin-Madison acaba de anunciar en un comunicado un logro tecnológico que podría llevar a la generación en grandes cantidades de combustible a partir del azúcar.

El ingeniero químico y biológico James Dumesic, de dicha universidad, y su equipo de colaboradores han descrito en la revista Nature el desarrollo de un proceso de dos fases (una estrategia catalítica) por el cual se puede transformar la fructosa (un carbohidrato que se obtiene directamente de la biomasa o de la isomerización de la glucosa) en un combustible líquido denominado 2,5-dimetilfurano (DMF, cuya densidad energética es un 40% más alta que la del etanol.

El etanol o alcohol etílico es actualmente el único combustible líquido renovable que se produce a gran escala, pero presenta varias limitaciones, explican los ingenieros en Nature: una baja densidad energética y alta volatilidad, además de contaminarse por absorción del agua de la atmósfera. Por otro lado, requiere de gran cantidad de energía para el proceso de destilación que separa el combustible del agua.

El 2,5-dimetilfurano, por el contrario, tiene un contenido energético más alto, no es soluble en agua y, por tanto, no puede ser contaminado por la absorción del agua atmosférica. Además, resulta estable en su almacenamiento, y en el estado de evaporación de su producción consume un tercio de la energía requerida para evaporar una solución de etanol producida por fermentación para aplicaciones de biocombustible, asegura Dumesic.

Antecedentes y avances

De las dos fases del proceso, la primera de ellas fue lograda hace ya algún tiempo. En 2006, la revista Sience se hizo eco de este logro, que consistió en mejorar el proceso de generación de un importante producto químico intermedio, el hidroximetifurfural (HMF, a partir del azúcar.

La fructosa se convierte inicialmente en HMF utilizando un catalizador ácido en presencia de un disolvente con un punto de ebullición bajo, que extrae el HMF del agua y lo aparta de ésta. Aunque investigaciones anteriores habían convertido ya la fructosa en HMF, el equipo de científicos liderado por Dumesic ha realizado una serie de mejoras que elevan el rendimiento de este producto y hacen más sencilla su obtención. Por ejemplo, los investigadores descubrieron que la adición de clorudo sódico (sal o NaCl mejoraba de manera drástica su extracción a partir de agua en fase reactiva y ayudaba a eliminar impurezas.

A partir del HMF se forma el DMF sobre un catalizador base de cobre. La conversión implica quitar dos átomos de hidrógeno del compuesto disminuyendo de esta forma el valor de su punto de ebullición (es decir, de la temperatura en que el líquido se transforma en gas). De esta forma, se adecua para su uso como combustible para transportes. La sal, importante para la producción del HMF, es sin embargo un obstáculo para la creación de DMF debido a los cloruros que contaminan el catalizador de cobre. Por eso, se desarrolló también un catalizador de cobre-rutenio (otro elemento químico) más resistente a dichos cloruros y con un rendimiento mayor.

Pruebas sobre el medioambiente

Dumesic ha explicado en una entrevista realizada por la revista Scitizen que el DMF resultante cumple con las tres características principales del combustible líquido destinado a los transportes: un punto de ebullición a una temperatura apropiada, una densidad energética (similar a la de los derivados del petróleo) tal que no se necesita un tanque demasiado grande para albergarlo, y una solubilidad en agua lo suficientemente baja como para que el combustible no se vea afectado por la humedad del aire.

El DMF, según Dumesic, puede utilizarse como un agente octano de calidad para la mezcla con gasolina. Aún queda sin embargo una importante cuestión por resolver: la realización de pruebas para comprobar que el producto no resulta dañino para el medio ambiente antes de que se generalice su uso.

Pero a pesar de eso, el descubrimiento parece prometedor, señalan los ingenieros, y de funcionar correctamente serviría para disminuir el consumo de combustibles fósiles que tanto dañan nuestro entorno y que hacen cada vez más acuciante el problema del calentamiento global.