El calentamiento global ha sido provocado, en parte, por efecto de gases contaminantes, como el óxido de azufre y el óxido de nitrógeno, los cuales contribuyen a la formación de lluvia ácida, así lo señaló el doctor José Antonio de los Reyes Heredia, rector general de la UAM. Además, mencionó que el dióxido de carbono y su efecto invernadero son fenómenos que alteran de manera significativa los ciclos hídricos en diversos ecosistemas.
Durante la conferencia Desarrollo de materiales para la producción de energía y compuestos de alto valor agregado a partir de biomasa, impartida en el marco del 50 aniversario de la licenciatura en Ingeniería en Energía, el académico refirió que el tema energético, en su vertiente política, es complejo. Como ejemplo citó el caso en el que Estados Unidos cortó el suministro de gas natural a nuestro país, por el que hubo necesidad de utilizar combustóleo para garantizar el abasto de electricidad, lo que no fue idóneo. También destacó el caso de Inglaterra, que se vio obligada a producir energía eléctrica a partir del carbón, luego de los conflictos con Rusia.
Aunque los combustibles fósiles producen cada vez menos gases contaminantes, no se ha logrado la reducción deseable en la producción de CO2, debido a que aún se utiliza, en gran medida, combustóleo. México ha avanzado en el tema del cambio climático con la producción de diésel de ultra bajo azufre, además se adhirió al Protocolo de Kioto y a los Acuerdos de París de 2015. Sin embargo, aún falta hacer un balance de los objetivos cumplidos, subrayó el experto.
La presión para consumir biodiésel en sustitución del diésel de hidrocarburos fósiles, como lo hacen los países europeos, no resuelve el problema de la contaminación. Explicó que en Europa obtienen el biodiésel a partir del aceite de palma, un recurso no disponible en ese continente. Para obtenerlo han deforestado la costa africana y el sudeste asiático. Si bien, consumir biodiésel reduce la dependencia del petróleo, no soluciona el problema ecológico, que implica la depredación de los bosques. Por lo tanto, no se ha avanzado de manera óptima en el desarrollo sustentable, sentenció.
Para lograr el objetivo de Cero Carbono, es necesario dejar de depender del petróleo, gas natural, carbón y otros combustibles emisores de CO2. Por ello se buscan sustitutos que permitan usar combustibles alternos sin alterar la naturaleza. En ese entendido, estudiantes del posgrado en Ingeniería Química exploran la posibilidad de instalar una biorrefinería que tendría la capacidad de transformar desechos orgánicos, denominados biomasa, como los residuos de la cosecha de maíz o arroz, residuos forestales, de madera procesada, bagazo de caña o pastizales, en biocombustibles con la misma composición química del diésel, gasolina o turbosina. De esta manera, por medio de la quema de biomateriales, se podrá sustituir el ciclo de compuestos que provienen de la petroquímica.
Los componentes que pueden obtenerse a partir de la biomasa son macromoléculas poliméricas, tales como celulosa, hemicelulosa, unidades de hexosa y pentosa, así como lignina. El experto detalló los diferentes ciclos químicos experimentados para la transformación de la biomasa; por ejemplo, la pirólisis rápida, un proceso que la convierte en bioaceites crudos mediante el esquema: calentamiento rápido, quema, fraccionamiento y separación. Sin embargo, hasta el momento, el bioaceite producido es viscoso, inestable, ácido, muy corrosivo y tiende a polimerizarse rápidamente. Por lo que aún se trabaja en mejorar su calidad mediante un proceso catalítico diseñado para la eliminación del compuesto oxigenado.
Los investigadores han analizado otras estructuras moleculares, como la celulosa, hemicelulosa, lignina y distintos componentes importantes que se consideran valiosos como bioaditivos para combustibles. El proceso químico de la celulosa a partir de compuestos base como la glucosa y fructuosa forma parte de una biorrefinería equivalente a una planta petroquímica. Muchos de los compuestos derivados tienen aplicaciones en la industria química o pueden ser valorizados como aditivos para combustibles. Tras el uso de biodiésel como aditivo se logró una disminución en el índice de cetano en el diésel ultra bajo en azufre, un producto que Pemex distribuye en las áreas metropolitanas de Ciudad de México, Monterrey y Guadalajara, subrayó.
La hemicelulosa permite producir furfural, una molécula plataforma que, a partir de un ciclo químico simple aplicado a la biomasa, puede generar componentes con alto valor en la industria petroquímica, como la turbosina. Por otro lado, a partir del proceso bioquímico de la lignina, pueden fabricarse poliuretanos, nailon, poliéster y resinas epóxicas, materiales muy apreciados en la industria automotriz para la estructura de automóviles y sus componentes. Estos polímeros ahora pueden ser producidos a través de una bio-ruta, y así evitar la ruta del etileno, etano y otros compuestos que provienen del petróleo.
En su laboratorio, también han trabajado la hidrodesoxigenación (HDO) para el desarrollo de catalizadores en presencia de hidrógeno. El objetivo es lograr la ruptura del enlace carbón-oxígeno, así como la hidrogenación de moléculas insaturadas. Proponen aprovechar la infraestructura disponible en las unidades de hidrotratamiento en las refinerías del país, en las que cuentan con hidrorrotadores que producen diésel, gasolina y turbosina con bajo contenido de azufre. De acuerdo con la teoría, esta maquinaria podría ser adaptada para convertirse en unidades de hidrotratamiento derivado de biomasa.
A partir de la molécula base del fenol se puede producir benceno, que resulta ser un buen intermediario debido a su capacidad para brindar información precisa sobre el mecanismo de reacción y selectividad en la síntesis de catalizadores HDO; sin embargo, tiene el inconveniente de ser cancerígeno. Además, cuentan con una ruta para eliminar el oxigenado mediante procesos que consumen hidrógeno para producir ciclohexeno y ciclohexano, este último es fundamental en la industria polimérica. El guaiacol es otra molécula estudiada por su equipo de doctorantes, quienes buscan conocer sus rutas de reacción mediante la sustitución de materiales con base en óxido de titanio, zirconia o la mezcla de ambos. Han logrado mejoras en términos de las propiedades y la selectividad, lo que significa un progreso con respecto a las reacciones anteriores para probar los materiales con estructura molecular cada vez más compleja y determinar cuáles son los catalizadores más activos.
Actualmente, el académico está a cargo de un proyecto de biorrefinería rural financiado por los Programas Nacionales Estratégicos (Pronaces), en colaboración con el doctor Marco Sánchez, de la Universidad Autónoma de San Luis Potosí, en el municipio de Tanlajás. El objetivo de este proyecto es la producción de biocombustibles plataforma como el hidroximetilfurfural (HMF) y el dimetilfurano (DMF) a partir de desechos de la industria azucarera. Para ello, la UAM trabaja un convenio con el municipio y los ejidatarios del lugar, que se realiza en paralelo con proyectos de educación y economía social y solidaria dirigidos por académicos de la UAM Xochimilco.
La primera etapa del convenio contempla la instalación de un trapiche destinado a mejorar la calidad del piloncillo que obtienen los pobladores de Tanlajás. La siguiente etapa consiste en instalar una unidad industrial de pyrolysis, la cual tiene que superar inconvenientes del entorno tales como servicios, altas temperaturas y demandas energéticas. Aunque todavía queda mucho por hacer para alcanzar el objetivo de Cero Carbono, encontrar alternativas y trabajar en ellas es un gran paso, concluyó.
