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Energía

Querosén vegetal

Investigadores de la Unicamp desarrollan un biocombustibles de alta pureza para aviones

La aviación mundial es responsable del 2% del total de emisiones de dióxido de carbono (CO2) que el hombre produce, de acuerdo con la Asociación Internacional de Transporte Aéreo (Iata, sigla en inglés), que reúne a 230 compañías aéreas de todo el mundo. De acuerdo con dicha entidad, el 10% del combustible empleado en 2017 deberá ser alternativo y contribuir a la reducción de las emisiones. La Unión Europea también dará inicio en 2010 al monitoreo de los aviones que operan en dicho continente, con el objetivo de reducir el problema. De este modo, se puede decir la búsqueda de combustibles de aviación más apropiados ha empezado. Entre las alternativas que pueden convertirse en realidad en los aeropuertos se encuentra un biocombustible desarrollado en la Facultad de Ingeniería Química (FEQ) de la Universidad Estadual de Campinas (Unicamp). Para el profesor Rubens Maciel Filho, coordinador del proyecto, esta nueva opción para abastecer a los aviones sería aproximadamente un 30% más barata en su fabricación y mucho menos contaminante que el querosén de aviación (QAV) tradicional. El equipo de investigadores depositó una patente en el Instituto Nacional de la Propiedad Industrial (INPI) referente al proceso de producción y purificación de un bioquerosén elaborado a base de aceites vegetales, cuyo origen prefieren no revelar. El nuevo combustible no emite contaminantes tales como el azufre, compuestos nitrogenados, hidrocarburos o materiales en partículas comunes en los combustibles que cuyo origen es el petróleo, y contribuye en el balance de la emisión de dióxido de carbono (CO2), un gas que estimula el calentamiento global, ya que un producto de origen renovable. “Se trata de un bioquerosén de alta pureza: más del 99,9%”, dice Maciel, quien también es uno de los coordinadores del Programa de Investigación en Bioenergía (Bioen) de la FAPESP.

Los próximos pasos que los investigadores deben dar para avanzar en la consolidación del producto son la realización de ensayos en motores de aviones y la producción en escala semiindustrial. A tal fin, la Agencia de Innovación de la Unicamp (Inova), que es conjuntamente titular de la patente, está interesada en negociar con empresas la cesión del derecho de explotar comercialmente la nueva tecnología. El mercado es enorme. Según la Iata, el movimiento de 2007, el último dato disponible, fue de 136 mil millones de dólares, correspondiente al 28% de los costos operativos de las compañías aéreas.

El proceso de producción del biocombustible a base de aceites vegetales es conocido y similar al del biodiesel, pero más trabajoso. En ambos casos se promueve una reacción química llamada transesterificación, en la cual el aceite vegetal, obtenido por el aplastamiento del fruto de plantas oleaginosas después del refinamiento, reacciona con un alcohol y un catalizador (una sustancia que acelera la reacción química) y da origen al combustible. El proceso desarrollado para la producción del bioquerosén utiliza etanol de caña de azúcar como reactivo, otra  materia prima renovable. “Para el caso del bioquerosén, la etapa de ingeniería de la separación es mucho más elaborada, para dar cuenta de las características y especificaciones de los combustibles de aviación, que son sumamente rígidas”, explica Maciel, quien contó en los estudios y en la solicitud de patente con la colaboración de los investigadores Maria Regina Wolf Maciel, Cesar Benedito Batistella y Nívea de Lima da Silva, todos de la Unicamp. “El bioquerosén debe ser extremadamente puro, exento de diversos compuestos e impurezas que pueden comprometer la calidad del sistema de combustión a chorro. Además debe tener una viscosidad, una densidad y un poder calorífico muy específicos, cosas que no se requieren cuando se trata de biodiesel.”

La transesterificación se lleva a cabo dentro de un reactor donde los triglicéridos del aceite vegetal reaccionan con el etanol formando el éster –un grupo químico en el que se encuadra el bioquerosén–, además de glicerina, agua, moléculas de ácidos grasos y glicéridos, y lo que restó del etanol que no entró en la reacción. Un de los avances en esta fase de la tecnología desarrollada por el equipo de la Unicamp está en el área de ingeniería de las reacciones, que involucra el balance preciso de las diversas variables implicadas en las reacciones químicas que resultan en el bioquerosén. La fase de separación fue decisiva en el desarrollo del proceso llevado a cabo por el equipo de la Unicamp, con el aislamiento del bioquerosén, del catalizador, del agua, de la glicerina y de las impurezas presentes en el medio reaccional. Es allí donde reside la innovación del proceso desarrollado por el equipo de Maciel Filho, quien sostuvo que el aislamiento se hace mediante un proceso intensificado de separación que ellos desarrollaron, en condiciones de temperatura y presión que hacen posible la obtención del bioquerosén en forma económicamente factible y con las características del querosén de aviación estipuladas por la Agencia Nacional de Petróleo (ANP). Este último punto fue confirmado por análisis realizados en la Unicamp y en el Instituto de Investigaciones Tecnológicas (IPT, en portugués).

Con mezcla
“Los resultados de los análisis fueron comparados con la tabla de especificaciones del querosén de aviación de la ANP”, explica Maciel. Quedó demostrado que el bioquerosén desarrollado en la Unicamp posee características similares a las del combustible tradicional, pues tiene un punto de congelamiento mucho menor que otros productos citados en la literatura. El bioquerosén sin ningún aditivo puede usarse también en mezclas con querosén extraído del petróleo, con lo cual se reduce significativamente la emisión de azufre, compuestos nitrogenados y en partículas y se contribuye en el balance de CO2. Si bien existen investigaciones y diversos biocombustibles en fase de pruebas en varias partes del mundo, Maciel Filho hace hincapié en la importancia del grado de pureza obtenido para el bioquerosén que su equipo desarrolló. “Pese a que se comenta sobre la existencia de experimentos y la realización de pruebas con uso de bioquerosén, no identificamos trabajos ni patentes sobre el tema en la literatura técnica que permitiesen la obtención de bioquerosén de alta pureza”, asegura.

No existe un producto exactamente igual, pero lo que si hay son compañías aéreas que han hecho experimentos con aviones que volaron impulsados con biocombustibles. Tal es el caso de la norteamericana Continental Airlines, la quinta empresa del sector a nivel mundial en importancia, que anunció recientemente la realización del primer vuelo de demostración con uso de biocombustible, realizado el día 7 de enero de este año en Houston, estado de Texas, Estados Unidos. La experiencia se realizó con un Boeing 737-800, con uno de sus motores abastecido con combustible tradicional y el otro con una mezcla de querosén y biocombustible elaborado con algas y piñón de purga (Jatropha curcas). El vuelo duró 90 minutos, durante los cuales el avión, que no sufrió ninguna modificación para la prueba, realizó varias maniobras exitosas, tales como la reiniciación de motor, aceleraciones y desaceleraciones. Según la compañía, la mezcla del biocombustible obtuvo un mejor desempeño que el combustible tradicional, con una eficiencia un 1,1% superior en diferentes estadios del vuelo. Asimismo, el índice de gases causantes del efecto invernadero emitidos durante el viaje demostrativo con el biocombustible experimentó una reducción estimada del 60% al 80%, comparado con el combustible tradicional. “El bioquerosén, a ejemplo de otros biocombustibles obtenidos a partir de fuentes renovables, es ambientalmente sostenible, contribuye con la valoración de nuestra agroindustria y le agrega valor a los productos nacionales, además de reducir el consumo de petróleo, haciendo factible el desplazamiento del uso de este importante producto fósil hacia la fabricación de bienes más nobles que los combustibles: en el área química, en plásticos y en fertilizantes”, dice Maciel.

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