Hoy en día, las principales fuentes de energía son el petróleo, el carbón y el gas natural, todos ellos combustibles fósiles. La utilización de estos combustibles no renovables contribuye a la contaminación del medio ambiente y es la causa de una gran cantidad de conflictos políticos. Lo que más preocupa, es que las reservas mundiales de petróleo se agotarán en menos de 40 años aproximadamente (Fig. 1), si seguimos el ritmo actual de consumo. (1)
Por este motivo, diferentes países han optado por buscar alternativas a la energía no renovable. De hecho, la Unión Europea tiene como objetivo que en 2020 el 10% de la energía del transporte provenga de los biocombustibles (Plan de Energías Renovables 2011-2020 volI)(6)
[Figura 1: Evolución del fin de las reservas de combustibles no renovables del año 2007 al 2060.
Recursos energéticos i crisis: el fin de 200 anys irrepetibles (1 edición).]
Los biocombustibles son combustibles de origen biológico obtenidos de manera renovable a partir de restos orgánicos. Estos restos orgánicos proceden habitualmente del azúcar, trigo, maíz o semillas oleaginosas. Hoy en día los únicos que se están explotando a escala industrial son el biodiesel y el bioetanol (2)
1-Combustibles a partir de microorganismos
1.1 - Biodiesel
El biodiesel es un biocarburante líquido producido a partir de los aceites vegetales y grasas animales. Las propiedades de este biocarburante son prácticamente las mismas que las del gasóleo convencional (8). (Fig. 2)
La materia prima para la producción de biodiesel son los triglicéridos (TAG), también llamados aceites. Los TAG son moléculas formadas por tres moléculas de ácidos grasos unidas a una molécula de glicerol mediante enlaces ésteres. Para la producción de biodiesel, los TAG reaccionan con metanol a través de una reacción conocida como transesterificación para producir metil-ésteres de ácidos grasos (biodiesel) y glicerol. El glicerol es por lo tanto un residuo orgánico que se obtiene de la producción de biodiesel.
En la naturaleza se encuentra un amplio rango de microorganismos capaces de incorporar en su biomasa cantidades significativas de lípidos, bajo ciertas condiciones de propagación (microalgas, levaduras, hongos y bacterias), debido a que en algunos casos presentan un perfil de ácidos grasos (TAG) adecuados para la producción de biodiesel (3, 5)
Producción de biodiesel a partir de microorganismos
En comparación con los aceites de origen vegetal, la producción de aceite microbiano presenta varias ventajas (3):
1. Las bacterias pueden utilizar como materia prima residuos orgánicos que se generan a partir de distintas actividades productivas, transformando los residuos en un recurso útil y renovable.
2. No produce desgaste del suelo ni ocupa grandes extensiones de tierra si se compara con la producción de aceites a partir de vegetales.
3. Los aceites bacterianos no se destinan para la alimentación humana, por lo que no compiten con el sector alimentario.
4. La producción de aceites bacterianos no está influenciada por fenómenos climáticos ya que se produce en ambientes confinados (biorreactores). Además, el proceso de producción de biodiesel bacteriano podría generar subproductos potencialmente utilizables para otros emprendimientos productivos.
Sin embargo, hay una serie de requisitos para la selección de microorganismos aptos para la producción de lípidos apropiados o hidrocarburos:
- El contenido porcentual de lípidos
- La velocidad de crecimiento
- La eficiencia metabólica
- La robustez del microorganismo
- La posible aplicación de ingeniería genética
- La disponibilidad de tecnologías para el procesamiento de la biomasa
[Figura 2 : Proceso de obtención del biodiesel.
Solix Biofuels, Jason Mick (Blog) - December 7, 2011]
1.2 - Bioetanol
El bioetanol es un biocombustible producido a partir de la fermentación de los azúcares en forma de sacarosa, almidón, hemicelulosa y celulosa, (4,7) contenidos en la materia orgánica de las plantas.
Este biocombustible tiene las mismas características y composición química que el etanol ya que se trata del mismo compuesto. La diferencia radica en su proceso de producción: el bioetanol se obtiene a partir de biomasa, y el etanol a partir de petróleo.
Para su obtención es necesaria la fermentación alcohólica producida por microorganismos como las levaduras. En este proceso se obtiene un gran número de productos, entre ellos el etanol que podremos separar mediante una destilación (Fig. 3).
[Figura 3: Esquema de los procesos de producción de bioetanol, a partir de azúcares o almidones. Copyright 2011 por Secretaría de Agricultura, Ganadería, Desarrollo rural, Pesca y Alimentación. ]
1.3. Otros tipos de biocombustibles
Aunque el biodiesel y el bioetanol sean los principales biocombustibles usados actualmente, también hay otras opciones de combustibles donde es crucial el papel de los microorganismos.
Estos son algunos de los biocombustibles usados para el transporte:
- Butanol
- Biometano o biogas
- Bio-hidrogeno.
2-Procedimiento para el aislamiento y la selección de microorganismos potencialmente oleaginosos
El proceso mediante el cual seleccionamos un tipo de microorganismos y les extraemos los lípidos de interés implica una serie de pasos muy concretos (5):
1. Cultivo de una población de microorganismos en presencia de una fuente de carbono y energía adecuada, a partir de la cual el microorganismo sea capaz de acumular no menos de un 10% de su masa seca celular, como vendrían a ser los lípidos.
2. Aislamiento de los componentes lipídicos del medio de fermentación.
3. Reacción de la fracción de lípidos extraída con determinados componentes para generar cadenas de alcanos donde se obtenga el biocombustible.
CONCLUSIÓN
Debido a la mayor escasez de petróleo, se hace imperativo buscar nuevas fuentes de energía renovables. Muchos países están experimentando con la producción de biocombustibles sobre la base de cultivos agrícolas convencionales, como los monocultivos de soja o maíz, pero esto trae consecuencias al medio ambiente y ha propiciado la crisis alimentaria debido al requerimiento de grandes extensiones de tierra.
Como alternativa se plantea el uso de microorganismos para la obtención de biocombustible, siendo la levadura uno de los mas utilizados, debido a su mayor velocidad de crecimiento, altos contenidos en lípidos, y además su tecnología es de complejidad media y tradicionalmente conocida.
Los biocombustibles ofrecen ventajas tanto medioambientales como económicas en contraposición a los combustibles fósiles, pero también son los responsables de grandes deforestaciones y del aumento del precio en los alimentos, al suplantar selvas y terrenos agrícolas para su producción, dudando además de su rentabilidad energética.
Pero pese a algunos inconvenientes que pueden producir estos biocombustibles, la mayoría son ventajas, como la reducción del efecto invernadero o la solución a la escasez de reservas de combustibles no renovables.
BIBLIOGRAFÍA
1. Escola tècnica superior d’enginyers industrials de Barcelona. (2009). Recursos energéticos y crisis. Recuperado de: http://www.energiasostenible.org/mm/file/EnergiayCrisis-Cast2009..pdf
2. Francesc Gòdia i Carles Solà. (2007). Bioprocessos industrials. Biocombustibles. Recuperado de: http://publicacions.iec.cat/repository/pdf/00000062%5C00000041.pdf
3. Héctor M. Alvarez, Matías Blanco , María A. Fajardo , Paula Sánchez Thevenet. (2007).La producción de Biocombustibles con eficiencia, estabilidad y equidad. Recuperado de: http://www.ceid.edu.ar/biblioteca/biocombustibles/alvarez_blanco_fajardo_sanchez_thevenet_biodiesel_a_parti.pdf
4. Ingeniería civil y medioambiente. (2008). Bioetanol. Recuperado de: http://www.miliarium.com/Bibliografia/Monografias/Biocombustibles/Bioetanol.asp
5. Instituto Cubano de Investigaciones de los Derivados de la Caña de Azúcar. (2012). Producción de biodiesel a partir de microorganismos oleaginosos. Recuperado de: http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=223123848004
6. Instituto para la Diversificación y Ahorro de Energía. (2011). Plan de energías renovables 11-20. Recuperado de: http://www.idae.es/uploads/documentos/documentos_11227_PER_2011-2020_def_93c624ab.pdf
7. C. Maria Teresa Hernández Nodarse. (2007). Tendencias mundiales en la producción de bioetanol. Recuperado de: http://www.tec.url.edu.gt/boletin/URL_08_ING01.pdf
8. Marta Badosa, Arantxa Blázquez, Sandra Santasusagna, Cristina Solà. (2010). Són els biocombustibles una solució a la contaminació. Recuperado de: http://microupf2.blogspot.com.es/2010/04/son-els-biocombustibles-una-solucio-la.html
9. Riba Romeva, C. (2011). Recursos energètics i crisi: la fi de 200 anys irrepetibles (1 edició). Recuperado de: http://www.cdei.upc.edu/documents/recursos%20energetics%20i%20crisi.pdf
El treball que heu preparat està ben redactat i expressat, i comenta diferents aspectes que són interessants i clarament formen part del tema a tractar, però l'abarquen només parcialment, ja que us heu centrat bàsicament en el biodièsel. Cal incloure també altres tipus de biocombustibles, com ara el bioetanol, que l'esmenteu al principi però no el tracteu més. És, doncs, clarament incomplert, tot i que quan expliqueu el biodièsel, ho feu d'una forma molt detallada i sense mancances rellevants.
ResponEliminaUn aspecte interessant del treball és que feu una valoració crítica de diferents aspectes, però cal que separeu clarament la informació més objectiva de la discussió, encara que sigui molt ben fonamentada i poc subjectiva. L'anàlisi de la problemàtica dels biocombustibles i els aliments, així com la valoració dels avantatges i inconvenients del biodièsel, formen part d'aquesta discussió i caldria diferenciar-les clarament de les explicacions sobre la producció dels biocombustibles o el paper dels microorganismes en aquests processos. Evidentment, la discussió o valoració crítica hauria d'anar al final, un cop explicats els processos.
Cal, doncs, que us replantegeu l'ordre de les explicacions i la jerarquització dels apartats. Per exemple, la "producción de biodiesel a partir de los microorganismos" clarament hauria de ser un subapartat dintre de l'apartat dedicat al "biodiesel", mentre que la "problemática biocombustibles vs. alimentos" és independent d'ells. A més, tot aquest apartat de la problemàtica i bona part del que fa referència al paper dels microorganismes formarien part d'aquesta discussió que hauria d'estar més separada de la resta (en un apartat diferent, al final, o en subapartats dintre de l'apartat corresponent, depenent de la temàtica).
En relació a les figures, cal que feu un esforç per trobar més ilustracions. En aquest sentit, internet us pot ser molt útil i el format de blog del treball permet incorporar fàcilment els materials que hi trobeu. Us heu d'assegurar, però, de reproduir-les a una mida adequada, ja que en alguns casos el text és molt petit i pràcticament incomprensible. També és important que tinguin un peu de figura ben redactat i amb les referències bibliogràfiques que s'escaiguin, correctament referenciades. A més, les ilustracions han d'estar citades en el text, amb el que s'han de poder relacionar clarament. També cal que les referències bibliogràfiques que esmenteu al final de tot estiguin redactades correctament i referenciades en el text, d'acord amb algun dels formats acceptats en l'àmbit científic.
PREGUNTA AVALUABLE
ResponEliminaHola!
Quins residus es produeixen al consumir els biocombustibles?
S'utilitzarien també motors d'explosió convencionals?
Un sinònim de biocombustible és biocarburant, i que com el seu nom indica és un tipus de barreja de substàncies orgàniques que funciona en motors de combustió interna. Si la teva pregunta fa referència a si s’utilitzen EN motors d’explosió convecionals, la resposta és que si. Per tant, com a combustió que es crea, hi ha una dosis més petita però present d’alliberació de CO2 ja que tenim en compte el balanç global de la intervenció agrícola de les plantes que utilitzem, amb aquests materials es redueix considerablement el diòxid de carboni que és enviat a l'atmosfera terrestre ja que aquests materials el van absorbint a mesura que es van desenvolupant, mentre que emeten una quantitat similar que els carburants convencionals en el moment de la combustió.
EliminaDoncs el residu principal que emet és el de diòxid de carboni, tot i que també hem de tenir en compte l’ús de fertilitzants nitrogenats utilitzats per al cultiu d’aquest tipus de plantes.
Pregunta evaluable:
ResponEliminaDespués de leer vuestro blog me gustaría saber si estos biocombustibles tienen la misma eficiencia energética y el mismo rendimiento que los combustibles fósiles como el petróleo, el gas natural...?
El uso de biocombustibles está enfocado más para el mercado de motores de bajo rendimiento y poca potencia, por lo tanto no se puede considerar de un rendimiento equitativo al del petróleo, carbón, gas natural, etc.Todo y que no tenga una eficiencia energética similar a la de los combustibles mencionados anteriormente, hay que resaltar que el biocombustible proporciona una fuente de energía reciclable, y por lo tanto inagotable
EliminaHola! Tinc dues breus preguntes:
ResponEliminaLa primera pregunta és respecte a la producció de biodièsel a partir de microorganismes. Dieu que els microorganismes ajuden a dur a terme aquest procés, però quins tipus poden dur-lo a terme? I la segona: perquè creieu que no s'estimula més aquest tipus d'obtenció de biocombustibles? (a les conclusions es diu que econòmicament és més rendible).
Investigacions recents han demostrat que el TU-103, una soca del bacteri Clostridium trobada en la femta de la zebra (provinent de la flora microbiana intestinal animal), pot convertir gairebé qualsevol tipus de forma de cel·lulosa en butanol combustible. Els microbis en femtes d’animals estan sent investigats per al seu ús en la creació de biocombustibles provinents de bambú i altres materials de plantes.
EliminaDoncs, tot i que econòmicament sembla ser més rendible, la utilització de camps de cultiu per a la plantació del blat de moro o de mandioca, riques en carbohidrats, o plantes oleaginoses com la soja, gira-sol i palmes, en començar a utilitzar-se sòl agrari per al cultiu directe de biocombustibles, en lloc d'aprofitar exclusivament les restes d'altres cultius, s'ha començat a produir un efecte de competència entre la producció de menjar i la de biocombustibles, resultant en l'augment del preu del menjar.
PREGUNTA EVALUABLE
ResponEliminaEn la producción de biodiesel, ¿se generan productos de reacción que puedan ser perjudiciales para el medio ambiente?
Gracias,
Pablo Fernández Fernández
Ciertamente si, dado que la producción/cultivo de las plantas que son capaces de llevar a cabo el biocombustible necesitan una preparación:
Elimina-Muchas operaciones realizadas para la producción de biocarburantes, como el uso de maquinaria agrícola, la fertilización o el transporte de productos y materias primas, actualmente utilizan combustibles fósiles y, en consecuencia, el balance neto de emisiones de dióxido de carbono es positivo. La utilización de fertilizantes y agua necesarios para los cultivos; el transporte de la biomasa; el procesado del combustible y la distribución del biocarburante hasta el consumidor. Varios tipos de fertilizantes tienden a degradar los suelos al acidificarlos.
Pregunta avaluable
ResponEliminaEl fet que un dels compostos emprats en la fabricació de biocombustibles sigui biomassa rica en sucres, no pot tenir un efecte negatiu sobre els motors a la llarga? (El sucre i derivats, dins d'un motor de combustió actual, afecta a les bugies).
Moltes gràcies
Oscar Carbonell i Gomis
En funció de la proporció vegetal/fòssil el seu ús es permet en uns o altres motors. De vegades els motius són estrictament tècnics, altes proporcions poden danyar un motor no preparat per a una determinada concentració de biomassa. Doncs els sistemes d'injecció moderns treballen a molta pressió i són més sensibles i delicats. Sobretot al tracte personal que rep el motor.
EliminaPer tant, a part de la teva menció al empitjorament de les bugies del motor, també podria perjudicar-li a llarg plaç:
-La formació de dipòsits pastosos de glicerina, ja que el motor necessita que l’arrencament sigui en calent.
-També és possible que provoqui corrosió en maneguets de cautxú i conductes metàl·lics ja que atreu la humitat i és immiscible.