El champú con el que te lavaste el cabello esta mañana. Los globos para la fiesta. Neveras y gafas de sol, medicamento y repelente de mosquitos, cuerdas de guitarra y señuelos de pesca. Estos, y miles de otros productos que utilizamos todos los días, contienen productos químicos derivados del petróleo. Pero los investigadores de la Universidad de Delaware ahora pueden ofrecer a los fabricantes una alternativa mucho más dulce a este combustible fósil.

Un equipo de investigación de la UD ha inventado un proceso más eficiente para extraer los azúcares de las astillas de madera, mazorcas de maíz y otros desechos orgánicos de bosques y granjas. Esta materia prima bio renovable podría servir como un sustituto sostenible del petróleo utilizado en la fabricación de toneladas y toneladas de bienes de consumo anualmente, bienes que los consumidores quieren que sean más ecológicos. Más de la mitad de los consumidores de EE. UU. Están dispuestos a pagar más por productos ecológicos. según la Encuesta del consumidor estadounidense de GfK MRI, informó a principios de este año.

Basudeb Saha, director asociado de investigación en el Centro Catalysis para la Innovación Energética de la UD, un Centro de Investigación Fronterizo de Energía designado por el Departamento de Energía de EE. UU., dirigió el esfuerzo, que involucró a científicos de la UD y de la Universidad de Rutgers. Los resultados se publican en ChemSusChem , una de las principales revistas interdisciplinarias que se centra en la química sostenible.

"Para producir productos químicos y combustibles más ecológicos, estamos trabajando con material vegetal, pero no queremos competir con su valor alimenticio, ", Dijo Saha." Entonces, en lugar de tomar maíz y extraer sus azúcares para producir etanol, estamos haciendo uso de los tallos y mazorcas que quedan después de la cosecha del maíz, así como otros tipos de desechos como astillas de madera y cascarilla de arroz ".

Aunque en la última década se ha producido un cambio hacia el uso de dichos residuos, denominada biomasa lignocelulósica, para crear productos químicos para producir plásticos biodegradables, productos farmacéuticos, cosméticos y biocombustibles, Las biorrefinerías han tenido problemas para encontrar suministros constantes y con altos costos de procesamiento.

Aunque las astillas de madera y las mazorcas de maíz pueden parecer simples, materiales económicos, son difíciles de degradar químicamente.

"La lignina que hace que sus paredes celulares sean tan duras y resistentes actúa como pegamento, sujetando fuertemente los azúcares, "Dijo Saha.

UD inventa la tecnología de un solo paso

Actualmente, la industria separa los azúcares de la lignina mediante un proceso de dos pasos que utiliza productos químicos agresivos y condiciones de reacción en el primer paso. y una costosa enzima en el segundo paso. Este proceso encarece los azúcares resultantes y hace que los productos finales, aunque renovable, menos competitivos que los producidos con petróleo.

El proceso inventado en UD, sin embargo, es solo un paso. No requiere un paso de pretratamiento separado comúnmente usado en biorrefinerías para desintegrar la lignina de los polímeros de azúcar celulosa y hemicelulosa. La tecnología de un solo paso de UD integra el paso de pretratamiento y la hidrólisis de celulosa y hemicelulosa en una olla y opera a una temperatura considerablemente baja (85 ° C) y un tiempo de reacción corto (una hora). lo que hace que el método sea energéticamente eficiente. Es eficiente en el uso de agua también.

La clave de la tecnología, que ha sido presentada como una solicitud de patente internacional por UD, es el uso de una solución concentrada de una sal inorgánica en presencia de una pequeña cantidad de ácido mineral. La solución de sal concentrada requiere una cantidad mínima de agua. La solución hincha las partículas de madera u otra biomasa, permitiendo que la solución interactúe con las fibras, al igual que un periódico se hincha cuando se derrama agua sobre él.

Las propiedades únicas de la solución salina hacen que el método sea muy eficiente, Saha dijo:con hasta un 95 por ciento de rendimiento teórico de azúcares.

Y lo que es más, el equipo ha integrado el proceso con otro paso, llamada reacción de deshidratación, que convierte los azúcares en furanos en la misma olla y permite reciclar la solución salina. Los furanos son compuestos muy versátiles que se utilizan como materias primas para la fabricación de productos químicos especiales.

La innovación UD emplea la intensificación de procesos, la realización de varios pasos de forma integrada, resultando en el uso de menos energía y agua. Este concepto, implementado a gran escala, es el foco de RAPID, un Instituto de Fabricación de EE. UU. dirigido por el Instituto Americano de Ingenieros Químicos, que también involucra a UD como actor clave.

"Nuestro proceso permite, por primera vez, la producción económica de corrientes de alimentación que podrían mejorar profundamente la economía de los bioproductos celulósicos fabricados aguas abajo, sin mencionar los beneficios ambientales de reemplazar el petróleo, "Dice Saha." Más de 10, En 2010 se registraron 000 millones de toneladas métricas de emisiones de carbono a partir de combustibles fósiles y productos químicos convencionales, lo que tiene un efecto catastrófico a largo plazo en nuestro medio ambiente ".