Biomasa: orgánica, renovable y sustentable
Por Gricelda Incerti
Aunque el concepto de biomasa parezca novedoso, lo cierto es que ha sido el primer combustible empleado por el hombre. Desde la aparición del fuego se han utilizado materiales naturales como hojas de árboles secas, ramas y maderos de leña para conservar encendidas las llamas para tres objetivos principales: calentarse, ver en la oscuridad y cocinar las cazas.
En la actualidad, si hablamos de la biomasa, vemos que después de una época a la sombra del carbón, gas y petróleo, está creciendo desde hace unos años como una fuerte alternativa a estos combustibles tradicionales, o de productos químicos renovables derivados de ella.
Explotaciones forestales y sectores que trabajan la madera, la limpieza de los bosques, residuos de la poda o de las plantaciones, o del propio biodiesel generan biomasa natural. De forma general se puede decir que cualquier definición de biomasa debe englobar principalmente dos términos: orgánico y renovable.
Mónica Casella, profesora de la UNNOBA e investigadora principal del Conicet, explica la línea de investigación que desarrolla en la Universidad, relacionada con el aprovechamiento de recursos biomásicos para la generación de bioenergía, polímeros, combustibles y compuestos químicos: “La base de esto supera a nuestra comunidad, el problema es mundial. Siempre se plantea que las reservas de petróleo son finitas. Lo que nosotros hacemos es tratar de aportar a cómo sobreviviría el planeta sin petróleo. Por supuesto que es muy difícil pensar en reemplazar todos los usos del petróleo y sus derivados, pero sí se puede pensar en hacer pequeños reemplazos, como por ejemplo generar ciertos productos químicos”.
“Como químicos sabemos qué reacciones se pueden generar en las moléculas a partir de la estructura que tienen y, conociendo la composición de los diferentes residuos biomásicos, intentamos ver qué se puede obtener a partir de ellos”, se explaya Casella, doctora en Química.
Casella dirige el Grupo de Investigación en Biomasa y Medioambiente (GIBiMA), un equipo que se basa en todo lo que es el aprovechamiento de la biomasa y su vinculación con el medioambiente. El equipo está formado además por el doctor en Ingeniería Juan José Musci, la ingeniera en Alimentos María Eugenia Chiosso, la técnica en Alimentos Daiana Latorre, la licenciada en Química Industrial Claudia Caggiano y la farmacéutica y profesora de Química María Laura Faroppa. Comenzaron sus investigaciones en el año 2011, para llegar a la actualidad con distintas publicaciones en revistas científicas, participaciones en congresos y un laboratorio de punta. “Toda nuestra investigación se realiza en el laboratorio”, afirma Casella y añade: “Hemos avanzado muchísimo porque al principio no teníamos demasiado, todo lo construimos desde abajo, con el apoyo de la UNNOBA. Hoy tenemos un equipamiento de envergadura y de variedad mucho más importante que otros laboratorios”.
Biomasa renovable
La conversión de biomasa en productos químicos y combustibles renovables ha recibido mucha atención, como una de las tecnologías clave para una sociedad sustentable. “En todos los casos la línea principal de investigación tiene por objeto la obtención de algo que económicamente sea más valioso que lo que tomamos de partida y que además le quite la característica de residuo a lo que estamos utilizando”, afirma la directora del GIBiMA.
“La Planta de Biodiesel que hay en Junín (Biobim S.A.), genera como sub-producto glicerol. Este compuesto se usa para muchas cosas -detalla Casella-, pero crudo tal como sale de la planta no tiene demasiado valor económico, ni muchos usos directos. Entonces, nos pusimos a trabajar para ver qué se podía hacer con eso. Dos tesis doctorales, la de María Eugenia Chiosso y la de María Laura Faroppa, se basan en el aprovechamiento del glicerol. Uno de los productos que se generan mediante la reacción de oxidación del glicerol es la dihidroxiacetona, que se utiliza en la fabricación de cremas autobronceantes. Partiendo del glicerol crudo, y mediante una reacción química utilizando catalizadores (sustancia agregada que aumenta la velocidad de una reacción química) conseguimos obtener esta sustancia de importante valor económico”.
La producción de biodiesel es una alternativa energética a los combustibles fósiles, que se ha manifestado a nivel global y cuyo objetivo es disminuir la contaminación. Durante la producción de este biocombustible es obtenido el glicerol, que genera grandes cantidades de residuos, ocasionando problemas de acumulación y contaminación. Este glicerol puede ser aprovechado para obtener, como realizan en el GIBiMA, dihidroxiacetona, una sustancia de alto valor agregado, con muchas aplicaciones en la industria alimenticia, estética, farmacéutica y química como el ácido láctico (usado como conservante), propilenglicol (lubricante usado en la industria farmacéutica y cosmética) y biopolímeros (que reemplazan a los plásticos tradicionales).
¿Qué hacer con los residuos que produce el campo?
Otra línea de investigación apunta a la utilización de residuos de Festuca alta (pasto para forraje) y cáscara de girasol.
La provincia de Buenos Aires es un área de importante producción frutihortícola y agrícola-ganadera. La alimentación del ganado requiere de forrajes de alta calidad, entre los cuales se encuentra la Festuca alta. Cuando la planta de Festuca alcanza su madurez, se reduce su valor energético. En este estadío, una importante parte del forraje se convierte en residuo.
Por otro lado, una de las primeras etapas en el proceso de obtención de aceite de girasol en la industria oleaginosa consiste en el descascarado de la semilla. Actualmente, las cáscaras obtenidas son quemadas para generar calor. “La idea es obtener algo que económicamente sea más valioso que lo que tomamos como punto de partida y que además le quite la característica de residuo a lo que estamos utilizando”, insisten.
“Partiendo de estos residuos, logramos un proceso integrado, en cascada, para la obtención y valoración de biolíquidos provenientes de biomasa residual abundante en la provincia de Buenos Aires. Hemos realizado ensayos preliminares que han permitido obtener las condiciones óptimas para la obtención de biolíquidos por pirólisis , que es un proceso en el que se produce la degradación de la biomasa por medio del efecto del calor, sin que se necesite la presencia de oxígeno. Se han caracterizado los biolíquidos obtenidos y uno de ellos, rico en furfural, un alcohol primario que se encuentra en ramas, maderas o pasto, fue sometido a una reacción de valorización, mediante su hidrogenación catalítica. Como productos se han obtenido alcohol tetrahidrofurfurílico y alcohol furfurílico”, explica el doctor Juan José Musci y agrega: “Al transformar el furfural en alcohol fulfurílico, obtenemos un producto que se utiliza muchísimo para generar resinas y plásticos. En su gran mayoría, los plásticos y las resinas se obtienen del petróleo. Y acá esta el desafío: reemplazar el petróleo por productos obtenidos a partir de residuos, transformados a través de procesos químicos”.
Químicos sustentables
Así sintetiza Casella la tarea que lleva adelante el equipo de investigación: “Partimos de la idea de no contaminar, cuidar el medioambiente, contribuyendo en pequeñas cosas a ello. Y, además, buscamos el valor económico para que sea viable”.
La Química Sustentable es una rama de la Química bastante reciente que propone prevenir la contaminación desde su origen, mediante el diseño de procesos que minimicen o eliminen el uso de sustancias peligrosas. El concepto incluye también la optimización del consumo energético, el uso de fuentes renovables para la producción de energía y productos químicos, y la reducción de residuos.
“En nuestras investigaciones, tratamos de que los procesos que realizamos sean sustentables. Así, si las reacciones que realizamos requieren del uso de solventes, desarrollamos catalizadores y procesos de modo que ese solvente sea agua y que la temperatura y la presión que se utilizan no sea demasiado altas, para disminuir el consumo energético. Estudiamos procesos que se puedan hacer en estas condiciones de reacción suaves. Por eso utilizamos reacciones catalíticas. Utilizamos sustancias que nos ayudan a acelerar la reacción y a la vez dirigirla hacia un producto particular, con catalizadores que nos permiten condiciones suaves de operación para ahorrar energía”, concluye Casella.
Infografías y edición de imagen: Laura Caturla