Cómo convertir los residuos de biocombustibles en plástico ecológico barato

bioplásticos-12-4La demanda de PLA biodegradable aumenta constantemente y se espera que alcance aproximadamente un megatón por año para 2020. (Crédito: Bo Cheng / ETH Zurich)

Para fabricar plásticos biodegradables, los fabricantes están recurriendo cada vez más al ácido poliláctico (PLA). Se espera que la demanda de PLA alcance un megatón al año por 2020.

Actualmente, la mayor parte del PLA se produce a través de la fermentación del azúcar, pero los investigadores dicen que han desarrollado una forma más barata y limpia de producirlo: el uso de glicerol, un subproducto de la producción de biodiesel.

El glicerol es un subproducto en la fabricación de biocombustibles de primera generación y, como tal, no es de alto grado sino que contiene residuos de ceniza y metanol.

bioplásticos 2-12-4El biodiesel crudo contiene cantidades sustanciales de glicerol (fase oscura). (Crédito: Bo Cheng / ETH Zurich)

"Nadie sabe qué hacer con esta cantidad de glicerol residual", dice Merten Morales, estudiante de doctorado en ETH Zurich y parte de un equipo de investigación dirigido por el profesor Konrad Hungerbühler.

Esta sustancia de desecho se está volviendo cada vez más abundante, y se espera que los megatones de 3 en 2014 aumenten a más de 4 por 2020. Debido a su impureza, el glicerol no es adecuado para la industria química o farmacéutica.

Tampoco es una buena fuente de energía porque no se quema bien.

“Normalmente, debería pasar por el tratamiento de aguas residuales, pero para ahorrar dinero y debido a que no es muy tóxico, algunas empresas lo desechan en los ríos o lo alimentan al ganado. Pero hay preocupaciones sobre cómo esto afecta a los animales ".

20 Porcentaje Menos CO2

El nuevo procedimiento reduce la emisión general de CO2 en un porcentaje de 20 en comparación con la fermentación: por kilogramo de ácido láctico producido, los kilogramos de 6 de CO2 se emiten con el nuevo método en comparación con los kilogramos de 7.5 con la tecnología convencional.

Además, al reducir el costo general del proceso, los investigadores calcularon un aumento de 17 en los beneficios potenciales.

"Nuestros cálculos son incluso más bien conservadores", dice Morales. “Supusimos una materia prima de glicerol de calidad relativamente buena. Pero también funciona con glicerol de baja calidad, que es incluso más barato ".

Cómo funciona el proceso

El glicerol se convierte primero enzimáticamente en un intermedio llamado dihidroxiacetona, que se procesa para producir ácido láctico por medio de un catalizador heterogéneo.

Un equipo liderado por Javier Pérez-Ramírez, profesor del Instituto de Química y Bioingeniería, diseñó un catalizador con alta reactividad y una larga vida útil. Consiste en un mineral microporoso, una zeolita, cuya estructura facilita las reacciones químicas dentro de los poros.

El equipo de Pérez-Ramírez colaboró ​​con el grupo de Hungerbühler para mejorar el catalizador paso a paso, mientras que al mismo tiempo realizó la evaluación del procedimiento en su totalidad durante el ciclo de vida.

"Sin la evaluación y la comparación con el método convencional, podríamos haber estado contentos con un diseño de catalizador inicial utilizado para nuestro estudio, que resultó ser menos respetuoso con el medio ambiente que la fermentación", explica Pierre Dapsens, un estudiante de doctorado en Pérez Grupo ramírez.

Al mejorar varios aspectos del diseño del catalizador, los investigadores finalmente pudieron superar la fermentación del azúcar tanto desde el punto de vista ambiental como económico.

Los procesos industriales a menudo se convierten en "sostenibles" simplemente cambiando a un recurso renovable.

"Sin embargo, teniendo en cuenta todo el proceso, desde la fuente de la materia prima hasta el producto final e incluyendo la gestión de residuos, a menudo encontrará que un método de producción supuestamente sostenible no es necesariamente más sostenible que el convencional", agrega Cecilia Mondelli. un científico senior en el grupo de Ingeniería de Catálisis Avanzada, que también está involucrado en el estudio.

Lea más sobre el método en la revista. Energía y Ciencias Ambientales.

Fuente: ETH Zurich
Estudio original

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