Para ahorrar combustibles fósiles, también se pueden producir combustibles a partir de fuentes biológicas. Los investigadores han desarrollado un nuevo método especialmente eficaz para producir etanol combustible a partir de residuos forestales. Además de los residuos de madera, también se utiliza el hidrógeno de la electrólisis para la síntesis. Así, el proceso tiene un rendimiento significativamente mayor que los métodos comunes de producción de etanol.
Hasta ahora, los combustibles fósiles han sido casi imprescindibles en muchos ámbitos del transporte. Pero en aras de la protección del clima (y también para reducir la dependencia de las importaciones de petróleo y gas natural), el transporte debe cambiar a propulsores alternativos. Los combustibles sintéticos fabricados a partir de materias primas renovables, como la biomasa, se consideran una solución de transición en el camino hacia la electromovilidad pura o los vehículos de pila de combustible. Uno de estos combustibles alternativos es el etanol. Puede añadirse a la mezcla de combustible estándar de los turismos, o puede emplearse como ED95, con un 95 % de etanol, en el transporte pesado como sustituto del gasóleo.
Este alcohol suele producirse mediante la fermentación de azúcares procedentes de materias primas amiláceas, como el maíz, o de biomasa lignocelulósica, como la madera o la paja. Para que estos combustibles sintéticos sean lo más respetuosos posible con el medioambiente, deben utilizarse materiales de desecho como fuente de biomasa. Si los cultivos energéticos se cultivan específicamente para este fin, esto compite con la producción de alimentos y también promueve la agricultura intensiva.
De la madera al etanol
Por ello, los investigadores dirigidos por Kristian Melin, de la Universidad Tecnológica de Lappeenranta-Lahti (Finlandia) y la Universidad Técnica de Múnich, han buscado un método para usar los residuos forestales de la forma más sostenible y eficiente posible para la producción de etanol. Su solución: los residuos de madera se convierten primero en gas de síntesis y a partir de él se produce químicamente metanol. A continuación, el metanol se convierte en ácido acético y se transforma en etanol mediante la introducción de hidrógeno.
"El proceso global se compone principalmente de subprocesos técnicamente maduros", explica el coautor Daniel Klüh, de la Universidad Técnica de Múnich. "Sin embargo, la composición de los pasos del proceso y el paso final, la hidrogenación del ácido acético para producir etanol, son nuevos". Lo más destacado es que el hidrógeno necesario para ello procede de la electrólisis, es decir, de la descomposición del agua con ayuda de la electricidad procedente de las energías renovables. Esto ofrece la posibilidad de aprovechar el excedente de electricidad procedente del sol y el viento en el futuro y ahorra combustibles fósiles en el proceso.
Rendimiento superior al de la fermentación convencional
En su estudio, los investigadores calcularon, basándose en las pruebas iniciales, que este proceso de producción de etanol no es más caro que los procesos convencionales. Por otro lado, el rendimiento es significativamente mayor en comparación con los procesos basados en la fermentación de paja o madera: con el nuevo proceso se pueden producir entre 1.350 y 1.410 litros de etanol a partir de una tonelada de biomasa seca. En cambio, con los procesos basados en la fermentación, solo se pueden producir entre 200 y 300 litros de etanol a partir de una tonelada de biomasa seca, según explica el equipo.
Este proceso de producción de etanol podría ser especialmente barato y útil allí donde haya muchos residuos de madera: "Los países con un alto potencial de madera residual y electricidad verde, por ejemplo Finlandia o incluso Canadá, pueden servir como productores de ácido acético, que se hidrogenará en el último paso del proceso para obtener etanol", dice el coautor Tuomas Koiranen, de LUT. "Es de esperar que países como Alemania dispongan en el futuro de una combinación de electricidad verde para ello y puedan llevar a cabo la hidrogenación del ácido acético en etanol en su propio país. Sin embargo, Alemania no tiene el potencial de madera residual para la gasificación de biomasa a gran escala para sintetizar ácido acético", añade Matthias Gaderer, de la Universidad Técnica de Múnich.
En general, el equipo de investigación concluye que su proceso de producción de etanol es, en principio, competitivo. Sin embargo, la tecnología aún debe ser optimizada para su comercialización. "Los próximos pasos serían, por ejemplo, nuevos desarrollos de catalizadores, el diseño de un reactor y la construcción y funcionamiento de una planta piloto", explica Gaderer.