Biogasolina

El biodiésel es un combustible líquido compuesto de aceites vegetales y/o grasas animales. Para producir la gasolina, estos líquidos se combinan con alcohol. El biodiésel se utiliza como combustible para motores de encendido por compresión, también conocidos como motores diésel. El producto más común de biodiésel es el B20, una mezcla 20:80: 20 % de biodiésel y 80 % de diésel de petróleo. Sin embargo, el biodiésel es flexible y puede combinarse con diésel de petróleo en diferentes proporciones. En 2021, el biodiésel representaba el segundo mayor consumo y producción de biocombustibles, con un 23 % del total. ^{[ 3 ]}

El etanol se obtiene de numerosas plantas y sus respectivas biomasas, y se utiliza principalmente como alcohol de mezcla. Al combinar estas sustancias, aumenta la presión de combustión del combustible, también conocida como octano. ^{[ 4 ]} El etanol ayuda a combatir los subproductos generados por muchos vehículos modernos, como el monóxido de carbono, los óxidos de nitrógeno y los compuestos orgánicos volátiles . ^{[ 4 ]} La mayoría de las gasolinas con etanol son E10 o E15; sin embargo, algunos vehículos permiten diferentes configuraciones de etanol. ^{[ 4 ]}

Debido a su composición y versatilidad, el etanol representó aproximadamente el 83% del consumo y la producción de biocombustibles en Estados Unidos en 2021.

Al igual que otras estructuras de gasolina, el biodiésel se basa en hidrocarburos. El BG100, o biogasolina al 100%, está formulado para que pueda usarse inmediatamente como sustituto directo de la gasolina derivada del petróleo en cualquier motor de gasolina convencional , a diferencia del etanol. Además, las similitudes químicas de la biogasolina permiten que sea totalmente miscible con la gasolina regular y que pueda distribuirse en la misma infraestructura de abastecimiento de combustible, ya que sus propiedades coinciden con las de la gasolina tradicional derivada del petróleo. ^{[ 5 ]} El biodiésel funciona en los motores, sistemas de automóviles y productos correspondientes actuales y requiere un pequeño porcentaje de potenciador de octanaje para igualar el rendimiento de la gasolina.

Para producir etanol, es probable que se requiera un proceso de fermentación. La mayoría de las formas de etanol que se encuentran en Estados Unidos son almidón de maíz o almidón vegetal y azúcares, que luego deben ser metabolizados por microorganismos para producir etanol. ^{[ 6 ]} Estos microorganismos incluyen diversas bacterias y levaduras. El combustible de etanol ( E85 ) requiere sistemas de combustible especializados y tiene menor energía de combustión y, por consiguiente, menor economía de combustible . ^{[ 4 ]}

A finales de marzo de 2010, Virent Energy Systems, Inc. puso en marcha en Madison, Wisconsin, la primera planta de demostración de biogás del mundo. ^{[ 8 ]} En 2001, Virent descubrió y desarrolló una técnica denominada Reformado en Fase Acuosa (APR). El APR incluye procesos como el reformado para generar hidrógeno, la deshidrogenación de alcoholes/hidrogenación de carbonilos, reacciones de desoxigenación, hidrogenólisis y ciclación. ^{[ 9 ]}

La materia prima para el APR es una solución de carbohidratos creada a partir de material vegetal, y el producto es una mezcla de sustancias químicas e hidrocarburos oxigenados. A partir de ahí, los materiales se someten a un procesamiento químico convencional para obtener el resultado final: una mezcla de hidrocarburos no oxigenados. Estos hidrocarburos son los mismos que se encuentran en los combustibles derivados del petróleo, por lo que los automóviles actuales no necesitan ser modificados para funcionar con biogás. La única diferencia radica en su origen.

El gasóleo está compuesto por hidrocarburos lineales. Se trata de largas cadenas rectas de átomos de carbono, que difieren de los hidrocarburos ramificados más cortos que componen la gasolina común.

En un experimento realizado en 2014 en la Universidad de California, Davis, los investigadores utilizaron ácido levulínico como materia prima para producir biogás. ^{[ 10 ]} El ácido levulínico se obtiene de materiales celulósicos , como tallos de maíz, paja u otros residuos vegetales, y no requiere fermentación. Se informa que el proceso de producción de combustible es económico y ofrece rendimientos superiores al 60 por ciento. ^{[ 10 ]}

El Instituto Politécnico y Universidad Estatal de Virginia ha estado investigando la producción de biogás estable en refinerías de petróleo convencionales. Su investigación se centró en la vida útil del bioaceite. Se utilizaron catalizadores para eliminar las impurezas de los azúcares vegetales procesados. Los investigadores extendieron el tiempo de tres meses a más de un año. ^{[ 11 ]}

Investigadores de la Universidad Estatal de Iowa utilizan un tipo de fermentación en sus prácticas. Primero, forman una mezcla gaseosa y luego la someten a pirólisis. El resultado de la pirólisis es bioaceite, cuya porción rica en azúcares se fermenta y destila para producir agua y etanol, mientras que la porción con alto contenido de acetato se separa en biogás, agua y biomasa. ^{[ 12 ]}

Investigadores de la Universidad de Princeton , pertenecientes al laboratorio de José Avalos, presentaron en enero de 2022 un nuevo biocombustible luminiscente. Este proceso constituye una herramienta potente y eficiente para la separación de cepas de levadura; en lugar de fermentar y seleccionar unos pocos cultivos durante un período de 24 a 48 horas, se producen miles de cepas de levadura por minuto. ^{[ 13 ]}

Virent Energy Systems, Inc. , en colaboración con Marathon Petroleum , ha desarrollado una técnica para convertir los azúcares vegetales de la paja de trigo, los tallos de maíz y la pulpa de caña de azúcar en biogás. Los azúcares se transforman en hidrocarburos similares a los de la gasolina convencional mediante el uso de catalizadores. ^{[ 14 ]}

• Superando las barreras químicas y de ingeniería para los biocombustibles lignocelulósicos. Archivado el 28/12/2019 en Wayback Machine : Lista de participantes del taller.