Financiado por una subvención del Departamento de Energía de EE. UU., un equipo de investigadores del Instituto Politécnico de Worcester (WPI) está creando una mejor manera de convertir los alimentos de desecho en biocombustibles que sean amigables con el medio ambiente, un proyecto que tendría un impacto en problemas globales como la dependencia del petróleo crudo, Desechos alimentarios, y contaminación del agua.

Utilizar el desperdicio de alimentos para crear biocombustibles no es nuevo, pero los procesos desarrollados hasta ahora, que son engorrosos y costosos, no me he dado cuenta. En un artículo publicado en la revista de acceso abierto Energias , Michael Timko, profesor asociado de ingeniería química, informa sobre el trabajo de un equipo de colegas para mejorar significativamente el rendimiento de aceite del proceso de conversión de residuos de alimentos y, al mismo tiempo, mejorar la eficiencia.

"La gente ha estado trabajando durante décadas para fabricar combustibles que compitan con el petróleo, ", Dijo Timko." Estamos buscando reducir nuestra dependencia del petróleo crudo, un recurso que se agota y contribuye al cambio climático. Si podemos hacer eso usando algo que de otra manera continuaría llenando nuestros rellenos sanitarios municipales, esas son dos formas en las que estaríamos beneficiando a nuestro medio ambiente. Esto probablemente no sea suficiente para que el proceso sea económicamente viable todavía, pero es un paso en la dirección correcta ".

Timko dijo que su proceso descrito en el nuevo documento, que fue financiado por un año, $ 168, 373 subvención SBIR del Departamento de Energía de EE. UU., podría convertirse en una forma económica de transformar los alimentos que se han echado a perder o que de otro modo se descartan en biocombustible para alimentar escuelas, restaurantes, tiendas de comestibles, e incluso comunidades enteras. Dijo que visualiza reactores que permitirían a las empresas e instituciones que venden o sirven alimentos procesar sus desechos para generar un combustible líquido que podrían usar para generar energía. ahorrando dinero y ayudando al medio ambiente. Y, él dijo, manteniendo los alimentos de desecho fuera de los vertederos, donde se descompone para producir gases de efecto invernadero y contaminación del agua, el proceso tendrá importantes beneficios ambientales.

Aproximadamente un tercio de todos los alimentos producidos para el consumo humano se pierden o desperdician:alrededor de 1.300 millones de toneladas por año, o una pérdida de aproximadamente $ 161 mil millones, según la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación. Treinta millones de toneladas se desperdician cada año solo en los EE. UU.

Los científicos han sabido durante décadas cómo fabricar combustibles líquidos y gaseosos a partir de alimentos de desecho, utilizando varios procesos y con éxito variable. Un proceso más nuevo, licuefacción hidrotermal, es una alternativa prometedora, pero los otros, tiene inconvenientes. A través de este proceso, La biomasa húmeda (como la comida de desecho) se coloca en un reactor similar a una olla a presión y se expone a altas temperaturas y presiones. Bajo estas condiciones, los hidrocarburos de la biomasa se descomponen para producir un biocombustible similar al petróleo crudo.

El problema es que una fracción significativa de los compuestos orgánicos producidos, incluyendo ácidos y alcoholes, terminan en la fase acuosa producida por la reacción y no se convierten en biocombustible. El agua residual puede procesarse más para producir más aceite utilizable o tratarse para que esté lo suficientemente limpia como para descargarla. pero cualquiera de las opciones agrega un costo considerable y utiliza energía adicional.

"Nuestro desafío es fabricar un combustible que sea económico en comparación con los combustibles a base de petróleo, "Timko dijo." De hecho, nuestro biocombustible tiene que ser más barato que el petróleo porque esa industria tiene entre 80 y 100 años de impulso y una enorme infraestructura detrás ".

Timko y su equipo decidieron agregar catalizadores a la reacción de licuefacción para ver si podían reducir la cantidad de compuestos de carbono perdidos en la fase acuosa y aumentar el rendimiento de aceite. haciendo así el proceso más eficiente y económico. Experimentaron con dos tipos de compuestos:carbonato de sodio (Na2Co3), un catalizador homogéneo, y un grupo de catalizadores heterogéneos conocidos como óxidos mixtos de cerio-circonio (CeZrOx).

Aunque el carbonato de sodio no aumentó significativamente el rendimiento de aceite, la adición de CeZrOx sí lo hizo (de menos del 40 por ciento a más del 50 por ciento), mientras se reduce la cantidad de compuestos que quedan en la fase acuosa. "Al agregar estos catalizadores, hemos podido aumentar el rendimiento de biocombustible y disminuir la pérdida de compuestos a la fase acuosa en un 50 por ciento. Un cambio del 50 por ciento es muy prometedor, "dijo Timko.

En la investigación en curso, el equipo está investigando otros catalizadores potenciales, incluido el barro rojo, un residuo creado durante la producción de aluminio, que es económico, estable, y fiable.

Alex Maag, un estudiante graduado de WPI en ingeniería química, coordinó los experimentos de laboratorio para el proyecto y supervisó las contribuciones de un equipo de Major Qualifying Project (MQP):la licenciada en ingeniería química, Maria Bailey, Jeremy Hemingway, y Nick Carabillo. (El MQP es un diseño de nivel profesional o una experiencia de investigación que todos los estudiantes de WPI deben completar). Maag es coautor del artículo de Energies, junto con Timko, Geoffrey Tompsett, profesor asistente de investigación de ingeniería química, y Alex Paulsen, Ted Amundsen, y Paul Yelvington de Mainstream Engineering Corporation en Rockledge, Fla.

"Al usar algo que de otro modo iría a nuestros vertederos, "dijo Maag, "contribuyendo a la producción de metano, un gas de efecto invernadero, así como la contaminación y la erosión del agua, podremos reducir nuestra dependencia del petróleo crudo, un recurso en disminución que contribuye al cambio climático. Estamos resolviendo dos problemas a la vez ".