Biomasa como alternativa al petróleo

Guía de la Industria Química . Química y petroquímica, Seguridad y mantenimiento 1105 Sin comentarios

A la síntesis de productos derivados del petróleo la llamamos petroquímica primaria, la cual abastece un gran número de sectores de la industria química. Este modelo tiene características que lo hacen poco eficiente:

  • Se basa en recursos no renovables.
  • Requiere alta demanda de energía para su refinamiento.
  • Se basa en reacciones estequiométricas.
  • Se crean muchos sub-productos que en realidad no son aprovechables y muchas veces son nocivos para la salud humana y para el medio ambiente, tal es el caso de los compuestos orgánicos volátiles (VOC por sus siglas en inglés).
  • Las normas ambientales se vuelven más estrictas por lo tanto los procesos se vuelven más costosos.
  • Muchos procesos involucran gases de efecto invernadero que provocan un aumento en la presión ambiental.

Debido a estas características ineficientes se replantea la producción de bienes a partir de la biomasa para afrontar retos como:

  • Economía global sustentable, es decir, naturalmente amigable y económicamente rentable.
  • Aumento del precio del petróleo, aumento de la demanda y disminución de su disponibilidad.
  • Reducir dependencia del petróleo.

Actualmente se busca crear compuestos para sustituir al petróleo a partir de biomasa y que cumplan con los fundamentos de la química verde, algunas tecnologías se encuentran en fase de evaluación.

La biomasa es toda materia orgánica susceptible de aprovechamiento, es decir, materia orgánica que se utiliza para producir energía. Biomasa, es una definición que abarca un gran grupo de materiales de diversas fuentes y con características muy diferentes: los residuos de aprovechamientos forestales y cultivos agrícolas, residuos de podas de jardines, residuos de industrias agroforestales, cultivos con fines energéticos, combustibles líquidos derivados de productos agrícolas y residuos de origen animal o humano. Ya es una tendencia en países industrializados.

De acuerdo con un informe de la National Academy of Sciences de los Estados Unidos de América el cambio se dará en dos etapas con una visión alcanzable en el año 2105:

1. En veinte años aún se utilizarán combustibles fósiles como el petróleo.
2. A partir del 2025 el uso del combustible será suprimido, y se aumentará el uso de procesos de ingeniería química verde, por lo que en el año 2105 se tendrá una química basada totalmente en fuentes renovables de energía.

Este proyecto reconoce 8 grandes retos durante el periodo de cambio de 100 años.

1. Química e ingeniería química sustentables, es mejor prevenir desperdicios que tener que limpiarlos.
2. Análisis del ciclo de vida de los productos.
3. Toxicidad, destino de insumos y productos químicos durante las síntesis químicas.
4. Insumos químicos renovables, productos a partir de biomasa.
5. Combustibles renovables, utilizar combustibles alternativos como biomasa, viento, gases de rellenos sanitarios, calefacción solar y tecnología fotovoltaica.
6. Intensidad energética de procesos químicos, utilizar la tecnología de mayor eficiencia.
7. Separación, secuestramiento y utilización de dióxido de carbono, tecnologías a partir de CO2.
8. Educación para la sustentabilidad.

En contraparte se comenta que el uso de la biomasa ha traído consecuencias indeseables como: competencia de mercado en la industria de alimentos, uso desmedido de suelo fértil, agua limpia para la producción de biomasa y depreciación de la biodiversidad, sin embargo, la biomasa puede provenir de desechos de procesos industriales como el bagazo de caña, desecho de malta, rastrojos de la industria del café y residuos municipales. De este modo se revalorizarían los desechos sin perjudicar a la biodiversidad y sin competir con la industria de los alimentos.

En México no se utiliza la biomasa como sustituto del petróleo sino para procesos comunes como cocinar y calentarse. Se utiliza el bagazo de caña como fuente de energía, sin embargo, no se aprovecha de manera correcta este desecho.

La industria química utiliza el 11% de la energía generada a nivel mundial de la cual la mitad proviene del petróleo y gas natural.

El Departamento de Energía (DOE) de los Estados Unidos de América analiza doce bloques constructores básicos derivados del azúcar que pueden tener a su vez diferentes rutas para producir derivados. Los bloques constructores son compuestos que pueden ser usados para dar lugar a una gran cantidad de productos químicos útiles en muchos mercados. Esta tecnología ha hecho que la bioquímica y la química se combinen para explorar más rutas de obtención de compuestos , a partir de los bloques constructores.

Hace falta un largo camino para que la nueva química se establezca como una realidad, sin embargo, algunas empresas han decidido apostar por esta nueva tecnología, como es el caso de Dupont, BASF y Bayer. En la actualidad existen algunos compuestos que se han desarrollado a partir de la biomasa.

Ejemplos de productos obtenidos a partir de biomasa

El polietileno “verde” fue el primer producto certificado proveniente de la fermentación de la caña de azúcar en la empresa brasileña BRANSCHEM. Esta misma también produce polietilen tereftalato (PET) a partir de fuentes renovables, como consecuencia de ello, una parte de la selva de Amazonas se deforestó para la producción de la caña de azúcar.

Con el desarrollo de la tecnología de producción de ácido poliláctico (PLA) a partir de glucosa de maíz, la empresa norteamericana NatureWorks ha dominado el mercado del bioplástico a partir del 2010.

La empresa norteamericana Archer Daniels Midland desarrolló una tecnología para generar propilenglicol (PEG) a partir de glicerina obtenida de la refinación de soya, y Solvay generó en 2007 epiclorhidrina a proveniente de la misma materia prima.

Mediante una alianza entre OPX biotechnologies y DOW, se ha creado un método para obtener ácido acrílico a partir de azúcar y una bacteria Escherichia coli modificada.

BASF, la principal productora de ácido acrílico unió fuerzas con Cargill y Novonzymes, para producir ácido 3-hidroxipropiónico a partir de fuentes renovables y crear ácido acrílico.

La empresa BioAmber fue la primera en producir ácido succínico a partir de fuentes renovables a escala industrial. Finalmente la empresa Danisco produce xilitol a partir de azúcar de madera.

Ante la escasez de los recursos energéticos y los riesgos ambientales, las empresas están apostando por el desarrollo de la industria química alternativa a partir de biomasa.

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