- Encontraron los catalizadores adecuados para llevar su producción sin necesidad de energía eléctrica y sin tener que calentarlo, evitando así problemas de seguridad y los costos ambientales y económicos que esto implica.
Por años, científicos del mundo han buscado solucionar los problemas ambientales que el uso y la producción de combustibles fósiles generan a nivel global, sin resultados contundentes. Tras siete años de trabajo en laboratorio, investigadores de la BUAP han creado el biodiesel más barato del mundo, aportando así una alternativa a la progresiva escasez de aquellos.
Los científicos de la Máxima Casa de Estudios en Puebla desarrollaron una planta piloto capaz de producir biodiesel a partir de aceite residual de cocina, la cual, gracias a sus innovaciones y los procesos químicos en los que se basa, no sólo disminuye el impacto ambiental negativo de su producción, sino que reduce en casi 90 por ciento su costo.
Gracias a esta planta piloto, única en el mundo, es posible obtener biodiesel con sólo 3 pesos mexicanos por litro, valor competitivo si se contrasta con el precio comercial del diésel -20 pesos en el mercado.
De esta forma, los investigadores de la BUAP han logrado reducir el impacto ambiental de la producción de combustible mediante una alternativa significativamente más económica y segura a los hidrocarburos, responsables en gran medida del calentamiento global y otros problemas ecológicos. “En lugar de que lo arrojen (el aceite residual de cocina) a los drenajes sin tratamiento previo y contaminen los mantos acuíferos, con un innovador tratamiento le damos una segunda oportunidad”, comentaron sus creadores.
En entrevista, la titular de este proyecto, Griselda Corro Hernández, académica del Laboratorio de Catálisis y Energía del Instituto de Ciencias (ICUAP), explicó el proceso de desarrollo de esta innovación que tiene un excelente nicho de oportunidad en la industria, al ser un proyecto de transferencia tecnológica adecuado a la coyuntura actual, según su opinión.
-¿Cómo nace la inquietud de generar biocombustible a partir de aceite de cocina?
-Desde hace siete años iniciamos una investigación exhaustiva para encontrar un proceso de producción de biocombustible distinto a los otros: un proceso más económico –para reducir el precio del producto final- y con el menor impacto ambiental. Por ello elegimos el aceite quemado de cocina, que se puede obtener gratis de restaurantes y casas para ser reutilizado.
Producir biodiesel a partir de aceite de cocina no es una novedad. Para transformarse en combustible, este material de desecho requería de procesos muy largos y caros, con equipos costosos, de los que se obtenían rendimientos muy bajos. La invención de Griselda Corro y su equipo de trabajo finiquitó estos inconvenientes y convierte a este residuo en un material de interés para la industria.
“Nosotros encontramos los catalizadores y empleamos los procesos solares para llevar a cabo la producción de biodiesel, sin necesidad de disponer de energía eléctrica y sin tener que calentarlo, ahorrándonos todos los problemas de seguridad y los costos ambientales y económicos que esto representa. Así logramos bajar el valor de biodiesel de 20 pesos a sólo tres por litro”, indicó.
Durante cinco años la doctora del ICUAP buscó un catalizador que permitiera transformar el aceite en combustible, pero no cualquiera, sino uno que hiciera la reacción de un modo más seguro y económico. Tras encontrarlo, describió un proceso inédito para producir biodiesel basado en ese hallazgo y la incorporación de sistemas de paneles solares y otras innovaciones que dieron como resultado un proceso mucho más seguro, económico y sustentable que cualquier otro.
Sólo le restaba producirlo. Para dar el siguiente paso, fue necesario fabricar una planta piloto que efectuara estas reacciones a una escala mayor: 50 litros por carga y no los 10 mililitros que resultaban del proceso en laboratorio.
Por medio de un proyecto clúster de Conacyt que involucró a diversas instituciones del país, como las universidades de Guadalajara, Autónoma de Yucatán, Autónoma de Nuevo León y el Centro de Investigación y Asistencia en Tecnología y Diseño del Estado de Jalisco, la BUAP construyó su planta piloto a partir del diseño de los mismos investigadores.
Para su fabricación e instalación –también a cargo de los científicos de la BUAP-, tras ganar una convocatoria, recibieron recursos del Fondo Sectorial Conacyt-Secretaría de Energía-Hidrocarburos (SENER), un fideicomiso creado para atender las principales problemáticas y oportunidades en materia de hidrocarburos, a través del desarrollo de tecnología y la formación de recursos especializados.
La planta piloto consta de dos reactores: el primero -que es por el que ingresa el aceite residual- para efectuar el proceso catalítico patentado, y el otro para la limpieza y secado del combustible que del anterior reactor se obtuvo; un sistema de paneles solares para calentar agua y para producir energía eléctrica, así como una serie de mecanismos de control y soporte.
“Esta planta piloto realiza todo: desde la entrada del aceite de cocina, el metanol y el catalizador, hasta la producción, limpieza y secado del combustible obtenido, que lo deja listo para echarlo al motor”, comentó Corro Hernández, quien precisó que en el mundo hay muchos proyectos que utilizan el aceite de cocina como materia prima, pero que como el de la BUAP no hay otro: “es el único en bajar el costo, los niveles de riesgo y el impacto negativo al ambiente”.
-¿Es posible utilizar este biocombustible en nuestros autos?
-Por supuesto. Sin embargo, antes de ello tiene que pasar por un análisis riguroso que constate su calidad. En las pruebas que hemos realizado con el equipo que contamos para tal fin vimos felizmente que el biodiesel que producimos en nuestra primera carga satisface con seguridad todos los estándares. Con estos resultados damos certeza que no se taparán los inyectores y que los vehículos no se quedarán a medio camino.
-¿Cuántos litros de biodiesel se obtendrían de cien litros -por suponer- de aceite residual?
-98 litros de biodiesel. Se aprovecha prácticamente todo.
-¿Cuánta energía eléctrica consume?
-Para los otros métodos se necesitarían 16 kilowatts/hora por litro de aceite. Este proceso igual requiere de lo mismo, sólo que nosotros no gastamos en eso pues empleamos energía solar. Incluso podríamos disminuir los costos si producimos a mayor escala, por ejemplo, 500 litros por carga.
-¿Cómo produciría estos 500 litros y cuánto tardaría?
-Yo multiplicaría el número de reactores pequeños –de 100 litros-, pues así es más sencillo controlar los factores que inciden en el proceso. Si hay un error en un reactor con capacidad de 500 litros, sólo por esa falla se puede perder tal cantidad de producto, la cual es grande; no así si se utilizan varios pequeños. Con este esquema tardaríamos una hora para producirlo y cuatro horas más para secarlo, ya que el producto no debe contener nada de agua para no dañar los motores.
-Menciona usted fallas, ¿este es un sistema seguro?
-No hay peligro alguno. No es caliente, nadie utilizará electricidad ni metanol a altas temperaturas. Claro, siempre habrá problemas mecánicos o machucones, pero eso es un riesgo mínimo.
-¿Cuál es la reacción química que da lugar al éxito de este proceso?
-El paso del aceite normal a un biodiesel: la transesterificación.
La química del motor
Por su viscosidad, el aceite de cocina no puede usarse dentro de un motor. Para modificar esta consistencia, el líquido debe pasar por un proceso de simplificación, en este caso, la transesterificación, para convertir los compuestos del aceite -ésteres triglicéridos- en otros más pequeños. Corro Hernández señaló que esta reacción se conoce desde principios del siglo pasado, cuando fue anunciada por su inventor, el científico belga Guy Chavanne, pero quedó en el olvido hasta que comenzaron los problemas de contaminación a causa de los hidrocarburos y se divisó la escasez del petróleo.
En otras palabras, basta con que la estructura química del aceite se simplifique vía transesterificación para generar biodiesel. Sólo que durante años, para pasar de uno a otro mediante esta reacción, se requirió de grandes cantidades de energía, lo que representaba mucho gasto en electricidad y calor, y por ello la quema de más combustible. Es decir, implicaba muchas repercusiones ecológicas. Ese fue el problema de la reacción hasta que los investigadores de la BUAP encontraron la solución a este problema.
-¿Cómo disminuyeron el costo energético?
-Con un catalizador, pero no cualquiera. Pasamos cinco años de investigación para encontrarlo. El catalizador es el que genera este paso -la transesterificación- y no necesita energía. Gracias a este y la reacción química que involucra es como desarrollamos este método exitoso. Obtuvimos la patente ante el Instituto Mexicano de la Propiedad Industrial por este hallazgo químico. La planta piloto actual se basa en nuestro método, el cual a su vez se sostiene de la capacidad del catalizador en cuestión.
El catalizador usado consiste en un sólido formado por un semiconductor y un metal depositado, que permite generar, por intercambio de electrones, una muy fuerte energía que se transmite al aceite –el material que se va a transformar en biodiesel- y al alcohol, el otro reactivo para llevar a cabo la reacción.
La transferencia de electrones es espontánea, lo que evita todo tipo de calentamiento. Esto significa que la producción de biodiesel se lleva a cabo a temperatura ambiente, evitando el riesgo de emisiones extremadamente peligrosas de aceite, alcohol y del biodiesel producido. El alto funcionamiento del catalizador se debe a la unión del metal en la estructura cristalina del semiconductor: el secreto.
