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  • Los productos químicos de base biológica podrían reducir el uso de combustibles fósiles

    Christos Maravelias. Crédito:Matt Wisniewski

    Petroquímicos, los compuestos derivados del petróleo y el gas que sirven como columna vertebral molecular para gran parte del comercio moderno, tenía un valor de mercado de $ 539,3 mil millones en 2018.

    Reemplazar solo algunos de esos productos del petróleo con químicos hechos de plantas o microbios podría reducir sustancialmente el consumo mundial de combustibles fósiles.

    Es por eso que un equipo de ingenieros de la Universidad de Wisconsin-Madison desarrolló un método para identificar compuestos de origen vegetal que son prometedores como posibles reemplazos de los productos petroquímicos. Publicaron sus resultados este mes en la revista iScience .

    "Esto proporcionará orientación para el diseño y el descubrimiento de productos, "dice Wenzhao Wu, quien realizó la investigación antes de obtener su doctorado en ingeniería química de UW – Madison en 2018 y ahora trabaja en la división de investigación estratégica corporativa de ExxonMobil. "También ayudará a la comunidad de biocombustibles a centrarse en qué productos químicos producir".

    Qué productos químicos producir es una pregunta crucial, y la respuesta podría hacer o deshacer si los biocombustibles pueden competir con el costo del petróleo.

    "Estudiamos la producción química, además de combustibles, para mejorar la economía de las biorrefinerías, "dice Christos Maravelias, profesor de ingeniería química y biológica de la UW-Madison. "La lógica es que convertir la biomasa en combustible es relativamente ineficiente en comparación con el petróleo y el gas, pero la producción química podría ser más rentable ".

    Las refinerías de petróleo y gas producen una gran cantidad de productos químicos básicos junto con productos combustibles para satisfacer una demanda insaciable de numerosas industrias. incluida la agricultura, productos farmacéuticos y electrónicos.

    Reemplazar algunos de esos productos químicos básicos con productos de base biológica podría ayudar a reducir nuestra dependencia casi exclusiva del petróleo. De hecho, Maravelias ya estudia qué productos químicos básicos actuales podrían producirse mejor a partir de fuentes vegetales o microbianas.

    Los reactores de flujo de biocombustible como este descomponen los materiales vegetales en moléculas que pueden usarse como combustibles o venderse como productos químicos básicos. y un nuevo marco podría ayudar a los ingenieros químicos a encontrar compuestos biológicos para reemplazar a los petroquímicos en los mercados actuales. Crédito:Matt Wisniewski

    Que relativamente estrecho, La vista del "día actual" no capta la amplia gama de sustancias químicas que podrían fabricarse a partir de plantas de microbios. Entonces, los investigadores buscaron una estrategia para identificar las sustancias químicas emergentes:compuestos de origen biológico que aún no se encuentran en una producción generalizada, pero potencialmente capaz de sustituir a un petroquímico en uso en la actualidad.

    Los investigadores denominaron a los prometedores "productos químicos de sustitución, "identificado a través de un análisis cuidadoso de todo, desde los volúmenes y precios del mercado hasta la composición atómica.

    Como es el caso de los productos químicos derivados del petróleo, Algún día los productos químicos de reemplazo podrían venderse junto con los biocombustibles. Como resultado, los investigadores necesitaban encontrar compuestos que pudieran generar ingresos sustanciales como coproductos.

    También consideraron la demanda. Por ejemplo, Numerosos productos químicos (como las complicadas moléculas que se utilizan para sintetizar medicamentos recetados o productos farmacéuticos) pueden alcanzar precios elevados. pero esos costosos compuestos constituyen una pequeña fracción del mercado total.

    "Si los biocombustibles pueden adoptarse a gran escala, sus coproductos deben tener una demanda significativa, "dice Maravelias." Si solo estuviéramos produciendo productos químicos especiales, no habría un mercado lo suficientemente grande ".

    Ampliando la ecuación para incluir tanto los volúmenes de mercado como los precios, los investigadores identificaron las características de los productos químicos que tienen una gran demanda y son difíciles de obtener de los combustibles fósiles.

    Y al aplicar capas en un tercer paso de análisis basado en la estructura molecular, los investigadores se centraron en las características que permiten que los bioquímicos exitosos equilibren la compensación entre precio y demanda, y en tono rimbombante, para ser fácilmente producido a partir de fuentes biológicas.

    Esperan que esas características motiven a otros investigadores de biocombustibles a dar los siguientes pasos:diseñar y desarrollar vías basadas en plantas o microbios para sintetizar moléculas que se convertirán en los productos químicos de reemplazo del mañana.


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