Primeros pasos para conseguir un biodiésel mejor y más barato

¿Guardan alguna relación el vino y el biodiésel? La respuesta es que sí, aunque parezca asombroso. Los acetales son compuestos químicos que se encuentran en muchos vinos, como, por ejemplo, en el oporto, al cual le aporta un olor especial y dulce. No obstante, si los acetales se mezclan con el biodiésel, mejoran las propiedades de este. El grupo de investigación SUPREN del Departamento de Ingeniería Química y Medio Ambiente de la Escuela de Ingeniería Técnica Superior de Bilbao (UPV/EHU) trabaja en un proyecto que trata de impulsar el uso de este combustible poco común. La cuestión es producir acetales de manera más fácil y barata. El punto de partida son el alcohol obtenido de las plantas ricas en azúcares, o la glicerina, un subproducto del biodiésel, que también es un tipo de alcohol. La finalidad es hallar un proceso industrial para conseguir los suplementos que mejorarán el biodiésel que más tarde pondremos en nuestros vehículos.

Si comparamos el diésel derivado del petróleo con el derivado de las plantas, el biodiésel posee mejores propiedades de untuosidad y biodegradación; pero, en cambio, resulta peor desde el punto de vista de la oxidación, del potencial energético y de la contaminación. El grupo SUPREN (Sustainable Process Engineering Group; Grupo de Ingeniería de Procesos Sostenibles en castellano) del Departamento de Ingeniería Química y Medio Ambiente de la Escuela de Ingeniería de Bilbao (UPV/EHU) está analizando los suplementos que mejorarían dichas desventajas. Han profundizado especialmente en lo que respecta a la producción de acetales.

Desde el punto de vista de la química, los acetales se obtienen por reacción de un alcohol y un aldehído. Se generan de manera natural en los procesos de fermentación. Por ejemplo, en muchos vinos como el oporto, los acetales son indicadores de calidad, debido al olor tan especial y dulce que le aportan al vino. Al verter el líquido desde los vasos al depósito de combustible, los acetales mejoran las propiedades del biodiésel al mezclarse con este: la combustión es más eficaz, y, además, contamina menos, porque se incrementa el rendimiento del motor. Tiene especial importancia conseguir un método para obtener acetales de una manera fácil y barata, ya que un litro de biodiésel puede contener, aproximadamente, un 15 % de acetales.

Desde el laboratorio a la industria
Es fácil producir acetales en un laboratorio, pero diseñar un proceso a nivel industrial ya es otra cosa, según el investigador de la UPV/EHU Ion Agirre. Está tratando de hacer posible ese proceso con la ayuda de sus compañeros del grupo SUPREN. Han experimentado con el alcohol derivado de las plantas ricas en azúcares (la caña de azúcar, la remolacha...), y también con la glicerina, ambos alcoholes de origen renovable. La glicerina también es un alcohol, y es un subproducto que se obtiene de la reacción para conseguir el biodiésel. Se emplea, sobre todo, en cremas y productos cosméticos, pero es difícil dirigir toda la glicerina generada en la producción del biodiésel a ese uso. Por ese motivo, sería ventajoso validar este compuesto en la producción de acetales.

Una de las conclusiones de la investigación ha sido que los acetales basados en la glicerina trasmiten mejores propiedades al biodiésel, en comparación con los alcoholes derivados de las plantas ricas en azúcares, como por ejemplo, el etanol o el butanol. Además, han investigado cuál sería el proceso más adecuado para producir acetales desde el punto de vista del rendimiento. Y es que el nivel de conversión de la reacción oscila entre un 50 % y un 60 %, es decir, solamente se convierte esa cantidad de alcohol en acetal. El objetivo, para que el proceso sea válido industrialmente, sería llegar al 100 % del rendimiento o conversión, y los últimos experimentos han demostrado que es posible. Utilizando una resina como catalizador sólido, en vez del ácido sulfúrico, y la glicerina y el butiraldehído o el acetaldehído como punto de partida, han obtenido unos rendimientos del 100 %.

Han empleado técnicas de laboratorio para conseguir estos resultados, unas técnicas aún no muy desarrolladas a nivel industrial; pero parece factible la producción de acetales derivados de la glicerina mediante técnicas convencionales. Mediante estas investigaciones, ha sido posible conocer a fondo las reacciones para obtener acetales, haciendo posible el diseño de un proceso a nivel industrial y adelantando los pormenores de los costes que supondría la producción de los acetales.

Acerca del autor:
El grupo SUPREN (Sustainable Process Engineering Group; Grupo de Ingeniería de Procesos Sostenibles en castellano) es un grupo de investigación del Departamento de Ingeniería Química y Medio Ambiente de la Escuela de Ingeniería Técnica Superior de Bilbao (UPV/EHU). Entre otras cosas, examinan la caracterización de los combustibles. En el ámbito de las materias primas renovables, están investigando nuevos sistemas de catálisis y suplementos que mejorarían las propiedades del biodiésel, por ejemplo, partiendo de la glicerina que se genera en la producción del biodiésel. El resultado de este trabajo es el artículo Glycerol acetals as diesel additives: Kinetic study of the reaction between glycerol and acetaldehyde, publicado en las revista Fuel Processing Technology. Los miembros del grupo que investigan sobre los acetales son los siguientes: Los catedráticos y doctores en Ingeniería Industrial José Francisco Cambra Ibañez y Pedro Luis Arias Ergueta. El profesor y doctor en Ingeniería Química Jesús María Requies Martinez. Los profesores y doctores en Ingeniería Industrial Victoria Laura Barrio Cagigal y María Belén Güemez Bilbao, y el profesor adjunto y doctor en Ingeniería Química Ion Agirre Arisketa.

Publicaciones:
El grupo de investigación ha publicado en 2013 los siguientes artículos relacionados con este tema:

1. Güemez MB, Requies J, Agirre I, Arias PL, Barrio VL, Cambra JF. Acetalization reaction between glycerol and n-butyraldehyde using an acidic ion exchange resin. Kinetic modelling. Chem. Eng. J 228 (2013) 300-307
Índice de impacto: 3.473 (10/133)
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894713006050
2. Agirre I, Güemez MB, Ugarte A, Requies J, Barrio VL, Cambra JF, Arias PL. Glycerol acetals as diesel additives: Kinetic study of the reaction between glycerol and acetaldehyde. Fuel Proc. Technol. 116 (2013) 182-188.
Índice de impacto: 20816 (17/133)
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378382013002099