Una colaboración internacional de investigación ha dado un paso importante hacia la fabricación comercialmente viable de biobutanol, un alcohol cuyo fuerte potencial como combustible para motores de gasolina podría allanar el camino lejos de los combustibles fósiles.
El avance clave es el desarrollo de un nuevo marco orgánico de metal (metal organic framework, MOF, por sus siglas en inglés), que puede separar eficientemente el biobutanol del caldo de biomasa fermentada necesaria para la producción del combustible. Los hallazgos se publicaron hoy en el Journal of the American Chemical Society.
Los investigadores ahora buscan asociarse con la industria para tratar de ampliar el método de separación utilizando el nuevo marco orgánico de metal, dice el correspondiente Kyriakos Stylianou del estudio de la Universidad Estatal de Oregón.
Si se escala bien, podría ser un hito importante en el camino hacia la no dependencia de los combustibles fósiles.
«Los biocombustibles son una alternativa de combustible sostenible y renovable, y el biobutanol ha surgido recientemente como una opción atractiva en comparación con el bioetanol y el biodiesel», dijo Stylianou, investigador de química en la Facultad de Ciencias de la OSU.
Continuo comunicando Stylianou: «Pero separarlo del caldo de fermentación ha sido un obstáculo significativo en el camino hacia una fabricación económicamente competitiva».
El butanol, también conocido como alcohol butílico, está más estrechamente relacionado con la gasolina que el etanol y puede sintetizarse a partir del petróleo o fabricarse a partir de biomasa. El bioetanol (alcohol etílico) es un aditivo común para biocombustibles, pero contiene significativamente menos energía por galón que la gasolina y también puede ser dañino para los componentes del motor.
El proceso de creación de biobutanol se conoce como fermentación ABE: acetona-butanol-etanol. Produce un caldo acuoso que alcanza un máximo del 2% en peso de butanol. De ahí la necesidad de una herramienta de separación que pueda funcionar bien en un ambiente acuoso y también en presencia de solventes orgánicos, en este caso acetona, que es un ingrediente clave en productos como quitaesmalte y diluyente de pintura.
Stylianou y sus colegas en universidades de Suiza, China, Reino Unido y España sintetizaron un nuevo marco orgánico de metal, basado en iones de cobre y ligandos de carborano-carboxilato, conocido como m CB-MOF-1. El MOF puede extraer butanol del caldo de fermentación, mediante adsorción, con mayor eficiencia que la destilación o cualquier otro método existente.
El MOF es estable en solventes orgánicos, en agua caliente y en soluciones acuosas ácidas y básicas.
«Los biocombustibles pueden aumentar la seguridad y el suministro de energía y también pueden ser una gran parte de un plan de energía que realmente captura y almacena carbono, lo que sería enorme para cumplir los objetivos de lucha contra el cambio climático», dijo Stylianou.
“El biobutanol es mejor que el bioetanol por una variedad de razones, incluyendo que es casi tan denso en energía como la gasolina y se mezcla bien con la gasolina. Y el biobutanol también puede reemplazar potencialmente al butanol sintético como un precursor esencial para una gama de productos químicos industriales», explico Stylianou.
La Universidad Estatal de Oregón, MINECO, la Generalitat de Catalunya, la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China y el Programa UE Feder apoyaron esta investigación.
El estudio de biobutanol es el segundo artículo importante relacionado con MOF de Stylianous en los últimos meses. En diciembre, Nature publicó una investigación de Stylianou sobre un MOF que puede eliminar el dióxido de carbono de las emisiones de la chimenea.
El siguiente paso en ese frente también implicará escalado: cómo hacer y probar los MOF en un alcance lo suficientemente grande como para abordar las emisiones industriales de CO2.
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