Ha surgido una alternativa dentro del ámbito de los combustibles líquidos renovables de origen vegetal (biocombustibles): el 2,5 dimetilfurano (DMF). El rendimiento energético de la utilización de este compuesto, cuyas propiedades físicas lo hacen más apto para el uso que el bioetanol, es superior al del biodiésel elaborado por métodos convencionales. No sé si se está exagerando, el tiempo lo dirá, pero se habla de un punto de inflexión en la tecnología de los biocombustibles.

El crecimiento progresivo de las emisiones de dióxido de carbono a la atmósfera y la disminución de las reservas de combustibles fósiles indican la necesidad de desarrollar un sistema energético sostenible para el próximo futuro. Científicos de la Universidad de Wisconsin han desarrollado una nueva tecnología híbrida que incluye un proceso biológico y otro químico acoplados para transformar selectivamente la biomasa en combustibles líquidos para el transporte. Esta tecnología representa un concepto innovador en la producción de combustibles a partir de material celulósico y almidón y abre la puerta a la segunda generación de bio-combustibles.

[J.L.G. Fierro]

Los combustibles utilizados en automoción reúnen propiedades físicas específicas que permiten su distribución, almacenamiento y combustión de forma eficiente. Si bien las fracciones líquidas derivadas de la destilación del petróleo cumplen estos requisitos, el bio-etanol, único combustible líquido renovable producido a escala industrial, presenta ciertas limitaciones tales como baja densidad energética, elevada volatilidad y contaminación por absorción de agua de la atmósfera. Una innovación importante a esta tecnología clásica acaba de producirse recientemente. Un equipo de investigación de la Universidad de Wisconsin (Estados Unidos) ha publicado en la revista Nature 447 (2007) 982 un concepto avanzado de transformación de hidratos de carbono en 2,5 dimetilfurano (DMF), un combustible líquido con unas propiedades óptimas para uso en los motores de combustión. Comparado con el etanol, el DMF tiene un 40% más de densidad energética, un punto ebullición superior en 20º C y no es soluble en agua.

Los hidratos de carbono (celulosa, hemi-celulosa, almidón y lignina) son estructuras poliméricas compleja que fabrican las plantas mediante la función clorofílica utilizando agua y dióxido de carbono como fuentes exclusivas de carbono, hidrógeno y oxígeno. Los hidratos de carbono adoptan la forma de de largas cadenas poliméricas resultantes del ensamblaje de miles de unidades de azúcares, cada una de las cuales contiene seis átomos de carbono y otros seis de oxígeno. Pero el combustible ideal para los motores de combustión interna es completamente diferente a los hidratos de carbono que fabrican las plantas. Los hidrocarburos presentes en los combustibles de automoción deben contener cadenas de hidrocarburo con un número de átomos de carbono comprendido entre 5 y 15 y además es imprescindible que contengan muy poco oxígeno. El reto en la producción de de bio-combustibles reside en encontrar una vía de ruptura de las cadenas largas del hidrato de carbono (almidón, celulosa) en otras más pequeñas, al mismo tiempo que se elimine la mayor parte del oxígeno de la estructura y se minimice la pérdida de valor energético de la biomasa original.

La alternativa clásica de producción de combustibles líquidos a partir de estos polímeros se conoce con suficiente detalle, aunque la alternativa tecnológica empleada es severa y bastante compleja. La tecnología convencional comprende varias etapas: en una primera, la biomasa se oxida parcialmente con oxígeno o aire para producir una mezcla gaseosa de hidrógeno y monóxido de carbono, y en una segunda, esta mezcla se convierte en un combustible líquido, usualmente diesel. En otras palabras, las moléculas de peso molecular elevado de los hidratos de carbono precursores se fragmentan hasta producir la molécula de monóxido de carbono, con un único átomo de carbono, y después se recombina de nuevo para producir moléculas de hidrocarburo con punto de ebullición próximo a la fracción diesel. Pero este proceso tiene una eficiencia energética limitada, debido a que a lo largo del proceso completo de transformación se pierde aproximadamente la mitad de la energía almacenada en los hidratos de carbono iniciales.

El desarrollo realizado por los científicos de la Universidad de Wisconsin representa un avance extraordinario respecto a la tecnología convencional de fragmentación térmica agresiva y de recombinación del fragmento monóxido de carbono. Esta nueva tecnología incluye un primer proceso de fragmentación enzimática del hidrato de carbono (p.ej. almidón) en unidades de un azúcar (fructosa), seguido de un segundo catalítico que permite eliminar selectivamente la mayor parte del oxígeno presente en el azúcar. El producto resultante de estos dos procesos acoplados es el DMF, un combustible líquido para el transporte con unas prestaciones similares a las de los destilados de petróleo. Esta tecnología representa un concepto innovador en la producción de combustibles a partir de material celulósico y almidón y abre la puerta a la segunda generación de bio-combustibles.

Este artículo se publicó en el blog Energía y Sostenibilidad el 6 de julio de 2007. Podéis acceder al original en este enlace.