Los investigadores toman dos pasos hacia el combustible verde

Sacarificación en dos etapas de la paja de arroz utilizando catalizadores ácidos sólidos

18.06.2019

Figure adapted from Ind. Eng. Chem. Res. 2019 58 (14), 5686-5697. Copyright © 2019 American Chemical Society

Los investigadores diseñaron un proceso de dos pasos para descomponer las pajuelas de arroz en azúcares como combustible.

Una colaboración internacional liderada por científicos de la Universidad de Agricultura y Tecnología de Tokio (TUAT), Japón, ha desarrollado un método de dos pasos para descomponer más eficientemente los carbohidratos en sus componentes individuales de azúcar, un proceso crítico en la producción de combustible verde.

El proceso de descomposición se denomina sacarificación. Los componentes individuales de azúcar producidos, llamados monosacáridos, pueden fermentarse en bioetanol o biobutanol, alcoholes que pueden utilizarse como combustible.

"Durante mucho tiempo, se ha prestado una atención considerable a la utilización de ácidos y enzimas homogéneos para la sacarificación", dijo Eika W. Qian, autor de artículos y profesor en la Escuela de Posgrado de Bioaplicaciones e Ingeniería de Sistemas de la Universidad de Agricultura y Tecnología de Tokio en Japón. "La sacarificación enzimática es vista como una perspectiva razonable, ya que ofrece el potencial para mayores rendimientos, menores costos de energía, y es más amigable con el medio ambiente."

El uso de enzimas para descomponer los carbohidratos podría verse obstaculizado, especialmente en la biomasa práctica, como la paja de arroz. Como subproducto de la cosecha de arroz, la paja de arroz consta de tres carbohidratos complicados: almidón, hemicelulosa y celulosa. Las enzimas no pueden acercarse a la hemicelulosa o celulosa, debido a su estructura de pared celular y área de superficie, entre otras características. Deben ser pretratados para que sean receptivos a la actividad enzimática, lo que puede ser costoso.

Una respuesta al costo e ineficiencia de las enzimas es el uso de catalizadores de ácido sólido, que son ácidos que causan reacciones químicas sin disolverse y convertirse en una parte permanente de la reacción. Son particularmente atractivos porque pueden recuperarse después de la sacarificación y reutilizarse.

Aún así, no es tan fácil como cambiar las enzimas por los ácidos, según Qian, ya que los carbohidratos no son uniformes. La hemicelulosa y el almidón se degradan a 180 grados Celsius o menos, y si los componentes resultantes se calientan más, los azúcares producidos se descomponen y se convierten en otros subproductos. Por otro lado, la degradación de la celulosa sólo ocurre a temperaturas de 200 grados Celsius y superiores.

Por eso, para maximizar el rendimiento resultante del azúcar de la paja de arroz, los investigadores desarrollaron un proceso de dos pasos: un paso para la hemicelulosa y otro para la celulosa. El primer paso requiere un ácido sólido suave a bajas temperaturas (150 grados centígrados o menos), mientras que el segundo paso consiste en condiciones más duras, con un ácido sólido más fuerte y temperaturas más altas (210 grados centígrados o más).

En general, el proceso de dos pasos no sólo demostró ser eficaz, sino que produjo alrededor de un 30 por ciento más de azúcares que los procesos tradicionales de un solo paso.

"Ahora estamos buscando un socio para evaluar la viabilidad de nuestro proceso de sacarificación en dos etapas en la paja de arroz y otros materiales diversos, como la paja de trigo y la paja de maíz, etc., en una unidad piloto", dijo Qian. "Nuestro objetivo final es comercializar nuestro proceso para fabricar monosacáridos de este tipo de material en el futuro."

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

The Tokyo University of Agriculture and Technology

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