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A partir de aceites vegetales obtenidos de microalgas, jatrofa e higuerilla, la Dra. Claudia Gutiérrez Antonio, profesora investigadora de la Universidad Autónoma de Querétaro, produjo con éxito bioturbosina: combustible usado para el funcionamiento de turbinas de avión que cumple con normas internacionales de eficacia y cuidado del medio ambiente.

La Jefa de Investigación y Posgrado de la Facultad de Química y líder del proyecto explicó que actualmente se utiliza la turbosina de origen fósil en la industria aeronáutica; ésta tiene un poder calorífico más alto que el de las gasolinas, y es un compuesto de hidrocarburos los cuales están en el rango del carbono 8 al 16.

Puntualizó que la bioturbosina puede obtenerse a partir de aceites comestibles como el de soya o el de girasol; pero para garantizar la seguridad alimentaria el grupo de científicos que lleva a cabo la investigación decidió usar jatrofa, higuerilla, microalgas y aceites de cocina quemados como materia prima.

“De estas materias primas, el aceite de microalgas fue con el que se obtuvo mejor rendimiento. Es importante recalcar que no depende solamente de la materia prima sino también del catalizador que utilices para llevar a cabo la transformación de aceites a hidrocarburos. En los estudios que hemos hecho el catalizador que se propone para las microalgas es un catalizador multifuncional que permite tener un rendimiento del 78% aproximadamente, es decir, por cada 100 kilogramos por hora de aceite que introduces obtienes 78 kilogramos por hora de bioturbosina”, señaló.

Para contar con el suministro del aceite de microalgas recibió la colaboración del Dr. Juan Fernando García Trejo, responsable del Laboratorio de Bioingeniería en el Campus Amazcala y profesor investigador de la Facultad de Ingeniería. La Dra. Gutiérrez Antonio explicó que uno de los primeros obstáculos con los que se enfrentó fue reducir el elevado gasto energético necesario para romper la pared celular de las microalgas con el fin de extraer el aceite; por lo que implementaron métodos alternativos para aminorar los costos de operación.

Una vez obtenido el aceite, la primera etapa consiste en someterlo a una reacción -junto con hidrógeno y un catalizador- a presiones y temperaturas elevadas (entre 50 y 80 atmósferas) con el propósito de eliminar el oxígeno y, de esta manera, generar hidrocarburos. En la segunda fase, éstos son introducidos nuevamente en un segundo reactor con hidrógeno a temperaturas elevadas para isomerizar los hidrocarburos en el rango de carbono entre 8 y 16.

De este proceso se obtiene una mezcla de hidrocarburos que incluyen propano, gases ligeros, turbosina renovable y diésel verde, tras lo cual se procede a separarlos mediante columnas de destilación. La bioturbosina obtenida cumple, y en algunas propiedades excede lo establecido por la American Society for Testing and Materials (ASTM); por ejemplo, posee un mayor poder calorífico que la de origen fósil y, por tanto, la posibilidad de recorrer mayor distancia con la misma cantidad de combustible.

También está certificado que la bioturbosina reduce hasta en un 80% las emisiones de dióxido de carbono en su ciclo completo: éste comienza con el cultivo de la planta, seguido por la extracción del aceite, su procesamiento, su utilización en la turbina del avión y, finalmente, la liberación de dióxido de carbono que es absorbido por las plantas durante su crecimiento. En cambio, la turbosina derivada del petróleo libera carbono atrapado durante mucho tiempo en el subsuelo, por lo que éste se acumula en la atmósfera.

Sin embargo, aunque la bioturbosina o turbosina de origen renovable es idéntica a la de origen fósil, la norma ASTM D7566 ha establecido por norma el uso de mezclas sólo hasta un 50% con turbosina de origen fósil.

La investigadora de la UAQ agregó que el estudio continúa en una vertiente orientada a reducir el gasto energético en el proceso de transformación de aceite vegetal a biocombustible. Una de las alternativas fue el diseño e implementación de equipos novedosos desarrollados en la Universidad, tal como “columnas de destilación térmicamente acopladas”, que permitieron obtener una mayor eficacia al reducir entre un 30 y 50% el consumo de energía con respecto a equipos convencionales.

Una segunda opción es la síntesis de un catalizador multifuncional, que tiene como objetivo que las dos etapas de producción se lleven a cabo en un solo reactor. Y por último, se trabaja en un esquema de destilación reactiva que consiste en la combinación de las columnas de destilación con el catalizador multifuncional.

Además, aseveró que, para la generación en grandes cantidades de este biocombustible, no sólo se necesita contar con la tecnología, sino garantizar la cadena de suministro de materia prima completa y tener la infraestructura para la producción y almacenamiento.

La Dra. Gutiérrez Antonio forma parte del núcleo académico básico de la Maestría y Doctorado en Ciencias de la Energía, un programa compartido entre las Facultades de Química e Ingeniería de la UAQ. Asimismo, colabora con científicos de la Universidad de Guanajuato, de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, del Instituto Tecnológico de Aguascalientes, de la Universidad del Sur de Dinamarca y la Universidad Purdue de Indiana, Estados Unidos.