Bioenergía y biocombustibles
Los biocarburantes como alternativa al petróleo: Cerrando el ciclo del carbono con bacterias

Los biocarburantes como alternativa al petróleo: Cerrando el ciclo del carbono con bacterias

La cantidad de carbono total en el planeta Tierra es finita, pero la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera está determinada por grandes flujos de carbono. Los flujos son el intercambio de elementos entre estados elementales: un excelente ejemplo de un flujo de interés crítico es entre las reservas subterráneas de carbono en forma de petróleo líquido y los sólidos en forma de carbón que se liberan a la atmósfera como dióxido de carbono gaseoso cuando se queman.

El dióxido de carbono, un gas de efecto invernadero, tiene la propiedad de atrapar el calor del sol en el medio ambiente, lo que provoca el calentamiento global y daña la vida de los mamíferos por inhalación, lo que puede provocar efectos adversos para la salud. A diferencia de otros gases de efecto invernadero, el dióxido de carbono tiene un tiempo de residencia de 300 a 1000 años. Esto significa que después de que se libera el dióxido de carbono, permanece en la atmósfera durante muchas vidas humanas y permanecerá allí a menos que se elimine activamente.

Los bioplásticos y biocombustibles generados por bacterias son alternativas potenciales interesantes que ofrecen un beneficio adicional: un circuito cerrado de carbono. En comparación con los procesos tradicionales del petróleo que resultan en la producción de grandes cantidades de gases de efecto invernadero sin la subsiguiente captura de carbono, algunas bacterias que fabrican bioproductos tienen la capacidad de hacerlo al consumir dióxido de carbono del medio ambiente y transformarlo en combustibles y plásticos. Estas bacterias generan lo que se denomina un ciclo de carbono cerrado, en el que el dióxido de carbono liberado a la atmósfera durante la combustión o la degradación se vuelve a recolectar y convertir en bioproductos.

Los fotoautótrofos son bacterias que utilizan la energía de la luz para fijar el dióxido de carbono en biomasa y bioproductos. Un ejemplo de este tipo de bacteria es la Rhodopseudomonas palustris TIE-1, que puede utilizar el dióxido de carbono y, a su vez, generar biocombustibles y bioplásticos. La aplicación a gran escala de este enfoque ofrece un medio para controlar la cantidad de gases de efecto invernadero en la atmósfera.

Los bioplásticos y biocombustibles actuales tienen el potencial de servir como alternativas al plástico y al combustible de origen fósil debido a sus propiedades relativamente similares. Para ser una alternativa fiable, los biocombustibles deben poder utilizarse en motores modernos con un rediseño mínimo o nulo. En la actualidad, dos biocombustibles generados por bacterias tienen un gran potencial de uso a gran escala y de sustitución: bioetanol y n-butanol. Además, el polihidroxibutirato presenta un gran potencial para reemplazar a plásticos de origen fósil como el polietileno o el polipropileno.

Bioetanol vs Etanol

El etanol es un producto generado por el procesamiento de cultivos a base de almidón que tienen un uso alimentario, comúnmente maíz. El bioetanol se elabora a partir de procesos similares, pero es único en el sentido de que es un componente del procesamiento lignocelulósico en el que los productos químicos y los bioproductos se elaboran a partir de desechos vegetales sin competencia alimentaria. Mientras que la producción tradicional de etanol requiere muchos productos químicos y pretratamientos, se ha descubierto que algunos microbios modificados degradan los desechos de la planta sin el pretratamiento requerido, lo que podría ahorrar tiempo y dinero.

n-butanol vs gasolina

El n-butanol es un biocombustible que puede ser producido por bacterias de forma nativa y mediante ingeniería genética. Tiene un octanaje de 96, cifra similar a la de la gasolina de mayor calidad, con octanajes que oscilan entre 91 y 94. Debido a sus excelentes propiedades como combustible, puede desempeñar un papel importante en el futuro, aunque las tasas de producción relativamente bajas actuales son un reto que hay que superar.

Polihidroxibutirato (PHB) vs Polietileno (PE) y Polipropileno (PP)

El PHB tiene propiedades físicas similares al PE y al PP. El PE y el PP constituyen la mayor proporción de plástico en la Tierra y suelen utilizarse en artículos de un solo uso. Por ello, el PHB es un bioplástico de especial interés para la gestión de los residuos y la generación de plásticos.

A pesar de estas similitudes, es cierto que se necesita más investigación y desarrollo para que los (bio)productos sean competitivos frente a sus homólogos derivados del petróleo.

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Fuente: openaccessgovernment.org

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