Biocombustibles: una gran alternativa para preservar los motores de combustión

Todos los días salen nuevas noticias sobre el cambio climático y sobre como este va a afectar a la vida en el planeta. El cambio climático actual es de origen antropogénico, es decir, la actividad humana es la principal responsable. Una de las grandes causas es la quema de combustibles fósiles, los cuales liberan gases que contribuyen al efecto invernadero. Pero, ¿Y si te dijera que hay otro tipo de combustibles que no lo incrementan?

Biocombustibles

Te hablo de los biocombustibles, un tipo de combustibles producidos a partir de materia orgánica. A lo largo de su historia se han fabricado a partir de diferentes fuentes, distinguiéndose tres generaciones:

  • Primera generación: se usaban cultivos como la caña de azúcar o el trigo, lo que pronto supuso un conflicto entre los cultivos destinados a la alimentación y los destinados a la producción de biocombustibles. El resultado de esto fue un incremento en el precio de estos cultivos.
  • Segunda generación: se comenzaron a utilizar residuos lignocelulósicos. Esto solventó el problema de la competencia con la comida, pero trajo consigo otros como la necesidad de un pretratamiento de los materiales lignocelulósicos (muy difíciles de degradar).
  • Tercera generación: el uso de microalgas supone una gran mejora con respecto a las generaciones anteriores. Se obtiene un mayor rendimiento de producción de biocombustibles ya que las microalgas poseen una alta productividad y una gran eficiencia fotosintética, llegando a fijar 45% del dióxido de carbono global.

Diferencias entre biocombustibles y combustibles fósiles

La principal diferencia entre los combustibles fósiles y los biocombustibles es que estos últimos son “carbon neutral”. Lo que quiere decir que la cantidad de CO2 emitida es la misma que han “extraído” de la atmósfera las microalgas que los producen. Por el contrario, el CO2 emitido por la quema de combustibles fósiles aumenta la concentración de dicho gas en la atmósfera.

Esto se debe a que el carbono presente en los combustibles fósiles no se encontraba previamente en la atmósfera, si no en depósitos de los que se supone que no debería haber salido.

Tipos de biocombustibles

Existen varios tipos de biocombustibles, cada uno de ellos con diferentes características y adecuados para un determinado tipo de motores. Los más comunes son el biodiésel, el bioetanol, el biogás y el biohidrógeno. Entre estos cuatro vamos a centrarnos en los dos primeros, ya que son los más parecidos al diésel y la gasolina que todos conocemos.

En primer lugar tenemos el biodiésel, cuya estructura química es muy similar a la del diésel convencional. Se trata de lípidos (principalmente triacilglicéridos o TAGs) que han sido sometidos a un proceso de transesterificación, dando lugar a ésteres metílicos de ácidos grados (FAMEs). Son estos FAMEs los que utilizamos en última instancia para rellenar el depósito de nuestro coche y propulsarlo. Su estructura los hace adecuados para el tipo de combustión que se da en los motores diésel, accionada por las altas temperaturas que produce la compresión de aire en el motor.

Funcionamiento de un motor diésel

Por otro lado tenemos el bioetanol, producido por procesos de fermentación (como la cerveza o el vino). Entre otras materias, se puede utilizar la biomasa de microalgas muertas para ser fermentada y producir etanol. Este proceso puede ser llevado a cabo por varios tipos de organismos, pero los más típicos son las levaduras como Saccharomyces cerevisiae. Más tarde se puede realizar una destilación para obtener un etanol más puro, adecuado para usar como combustible. Los motores de gasolina no funcionan por compresión, sino que utilizan bujías. Su propósito es generar una chispa que hace que la mezcla de aire y combustible prenda. Es por esto que el bioetanol es más adecuado para este tipo de motores. De hecho ya hay hasta marcas de super-deportivos que han desarrollado motores capaces de funcionar solo con bioetanol, como Koenigsegg.

Funcionamiento de un motor de gasolina

Producción a partir de microalgas

Hablemos ahora de los seres vivos que hacen posible la fabricación de biocombustibles modernos, las microalgas. Son pequeñas células con capacidad fotosintética que utilizan luz, CO2 y agua para crecer. Gracias a esta capacidad podemos cultivarlas haciendo que produzcan TAGs, los precursores de los FAMEs. Existen dos formas principales de cultivar microalgas: en balsas abiertas o en biorreactores. En las primeras tenemos la ventaja de que suelen ser más grandes y por lo tanto más productivas, pero al no poder controlar todas las condiciones del cultivo este puede sufrir contratiempos como la contaminación. En los biorreactores, al contrario que en las balsas, podemos tener optimizados todos los parámetros del cultivo para hacer que las algas sean lo más productivas posible. Lo malo de los biorreactores es que suelen ser más pequeños.

File:Photobioreactor PBR 4000 G IGV Biotech.jpg - Wikimedia Commons
Cultivo de microalgas en fotobiorreactores

Mejoras genéticas

Las microalgas son organismos unicelulares con genomas relativamente sencillos y por lo tanto relativamente fáciles de modificar. Podemos utilizar herramientas de modificación genética para incrementar el rendimiento de producción de biocombustibles. Entre otras muchas cosas se puede mejorar la eficiencia fotosintética o aumentar la acumulación de TAGs. Es por todo esto que los futuros avances en ingeniería genética van a ser claves en la transición de los combustibles fósiles tradicionales a los biocombustibles.

¿Conocías ya el gran potencial que tienen los biocombustibles? Deja un comentario.

Bibliografía

Gilmour DJ. Microalgae for biofuel production. Adv Appl Microbiol. 2019;109:1-30. 

Khan S, Fu P. Biotechnological perspectives on algae: a viable option for next generation biofuels. Current Opinion in Biotechnology. 2020;62:146-52. 

Razeghifard R. Algal biofuels. Photosynthesis Research. 2013;117(1):207-19. 

Westbrook CK. Biofuels Combustion. Annu Rev Phys Chem. 2013;64(1):201-19

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Yago Muñiz Baldomir

Biólogo con especial interés en biotecnolgía. Hago divulgación en instagram bajo el nombre de @thebioaholic.

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