El experimento en la Unesp dio como resultado la producción de carbonatos de alquilo y, posteriormente, carbamatos que podrían utilizarse para la fabricación de fungicidas y fármacos
El aceite de fusel, un líquido viscoso, de color amarillento y aroma desagradable, es el menos conocido de los residuos de la industria sucroalcoholera. Por cada mil litros de etanol se generan, en promedio, 2,5 litros de este aceite, también denominado alcohol de fusel. Es un compuesto formado por varios alcoholes, de los cuales tan sólo una pequeña porción de los alrededor de 80 millones de litros que produce Brasil cada año se destinan a la elaboración de un tipo de alcohol denominado isoamílico. Otra parte se quema para la generación de energía en las centrales. Sin embargo, las industrias no informan cuánto de ello se transforma en isoamílico, el porcentaje quemado y la cantidad desechada. Con el objetivo de reaprovechar mejor este residuo, dos grupos de investigación estudian el aceite de fusel para transformarlo en un producto de mayor valor. En uno de los grupos, de la Facultad de Ciencias y Tecnología de la Universidade Estadual Paulista (FCT-Unesp), campus de Presidente Prudente, el profesor Eduardo René Pérez González coordina un proyecto que propone el reciclado en un proceso único del aceite de fusel y del dióxido de carbono (CO2), uno de los gases de efecto invernadero, que también se genera en las centrales.
En un estudio publicado en la revista RSC Advances da Royal Society of Chemistry, el grupo de la Unesp señala que el procesamiento de los residuos podría conducir a la elaboración de carbonatos de alquilo para su utilización como aditivo en combustibles, fármacos y fungicidas. “Nuestro objetivo consiste en agregarle valor a esos residuos al combinarlos formando compuestos químicos con diversas utilidades potenciales o ya conocidas”, explica González. “En los países más desarrollados, lo que más se busca es hallar una solución para el CO2. Aquí lo hemos logrado a escala de laboratorio. Las principales sustancias obtenidas son los carbonatos de alquilo que, en principio, podrían considerarse como agentes intermedios en la síntesis orgánica de otras sustancias químicas”. Esto significa que ellas podrían servir, entre otras aplicaciones, para la producción de carbamatos, como potenciales fungicidas para la protección de las plantaciones de cañamiel o de otros cultivos.
La alumna de doctorado Fernanda Stuani, bajo la supervisión de González, en el Laboratorio de Química Orgánica Fina (LQOF) de la FCT-Unesp, explica que durante los experimentos se probaron dos procesos. “En el primero, destilamos el aceite de fusel para la extracción de los alcoholes isoamílicos, con los cuales se elaboran carbonatos de alquilo. Como la factibilidad económica de este proceso sería difícil, porque las centrales tendrían primeramente que destilar el aceite para luego producir el carbonato, también intentamos, en un segundo proceso, hacerlo directamente a partir del aceite de fusel”. En los experimentos, se empleó dióxido de carbono comprado, pero la idea es poder aprovechar aquél que se genera en las centrales durante el proceso de producción del etanol. “Más adelante, con la colaboración de ingenieros químicos y ambientales, intentaremos realizar un estudio para trasladar esta tecnología a una escala de trabajo mayor”, agrega González.
Informaciones y desechado
El otro grupo que estudia el destino del fusel está coordinado por Eduardo Augusto Caldas Batista, docente de la Facultad de Ingeniería de Alimentos de la Universidad de Campinas (FEA-Unicamp). Se trata de proyectos que plantean la obtención de alcohol isoamílico mediante el uso de tecnologías más avanzadas. Este producto tiene aplicaciones en las industrias de la pintura, de plastificantes, de perfumería y de alimentos. Para él, una de las dificultades en la realización de las investigaciones es la escasez de información sobre el aprovechamiento del fusel. “Como el mercado de ese residuo no está muy afianzado, resulta difícil obtener información sobre su precio, su utilización y su destino”, dice. Según Caldas Batista, lo que se sabe es que el residuo puede adicionarse al etanol combustible. Pero no se conoce lo que las empresas sucroalcoholeras hacen con él exactamente, ni como se lo desecha. “Como es altamente tóxico, no se lo puede desechar en el medio ambiente sin un tratamiento”.
En el trabajo de Caldas Batista, la propuesta consiste en el estudio de las configuraciones del proceso para la producción de alcohol isoamílico integrada a la producción del etanol a partir del aceite residual. “Las configuraciones podrían acoplarse a la producción convencional del etanol o incluso en sistemas independientes”, dice. “Esta línea de investigación se inició en 2010 y continuó en 2012 con el proyecto de doctorado del estudiante Magno José de Oliveira”, comenta Caldas Batista. En el transcurso de los estudios se desarrollaron tres configuraciones de proceso para la recuperación del alcohol isoamílico, que forma parte de la composición del aceite de fusel. El estudio derivó en un artículo que se publicó en 2013 en la revista Industrial and Engineering Chemistry Research. El proyecto de Oliveira propone dos configuraciones de proceso: una integrada a una planta de producción de etanol hidratado y otra, que además de la obtención de alcohol isoamílico a partir del aceite de fusel, también logra recuperar butanol y etanol presentes en el residuo. “Ambos procesos implicaron depósitos de solicitudes de patente en el INPI [Instituto Nacional de la Propiedad Industrial]”, dice Caldas Batista.
El profesor Antonio Aprigio da Silva Curvelo, del Instituto de Química de São Carlos, en la Universidad de São Paulo (USP), comenta que la captura y utilización del dióxido de carbono vienen siendo estudiadas desde hace años. “En cuanto al aprovechamiento del aceite de fusel, todavía no se ha revelado como algo importante desde el punto de vista industrial, aunque podrían encontrársele algunas aplicaciones”, dice Da Silva Curvelo. En su opinión, el mayor mérito del trabajo es su contribución académica como un camino alternativo para el uso de esas materias primas y la comprensión de los mecanismos implicados en las reacciones estudiadas.
Proyectos
1. Estudio de las reacciones de síntesis limpia y modificación química del biodiesel y el aceite de fusel para la elaboración de carbonatos y carbamatos orgánicos utilizando dióxido de carbono en presencia de organocatalizadores y catalizadores heterogéneos (nº 2013/24487-6); Modalidad Apoyo a la Investigación – Regular; Investigador responsable Eduardo René Pérez González (FCT-Unesp); Inversión R$ 106.024,75 y US$ 58.568,54.
2. Phase equilibrium and purification processes in the production of biofuels and biocompounds (nº 2008/56258-8); Modalidad Apoyo a la Investigación – Programa Bioen – Proyecto Temático-Pronex; Investigador responsable Antônio José de Almeida Meirelles (FEA-Unicamp); Inversión R$ 1.307.138,81 y US$ 629.087,74.
Artículos científicos
PEREIRA, F. S. et al. Cycling of waste fusel alcohols from sugar cane industries using supercritical carbon dioxide. RSC Advances. v. 5, n. 99, p. 81515-22. 2015.
FERREIRA, M. C. et al. Study of the fusel oil distillation process. Industrial and Engineering Chemistry Research. v. 52, n. 6, p. 2336-51. 2013.
