{"id":541208,"date":"2025-01-24T16:06:38","date_gmt":"2025-01-24T19:06:38","guid":{"rendered":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/?p=541208"},"modified":"2025-01-24T16:06:38","modified_gmt":"2025-01-24T19:06:38","slug":"pelets-de-hidrogel-remueven-el-agua-del-biodiesel","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/pelets-de-hidrogel-remueven-el-agua-del-biodiesel\/","title":{"rendered":"P\u00e9lets de hidrogel remueven el agua del biodi\u00e9sel"},"content":{"rendered":"
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L\u00e9o Ramos Chaves\u2009\/\u2009Revista Pesquisa FAPESP<\/span>Tubitos de hidrogel de unos 5 mil\u00edmetros de longitud, inmersos en biodi\u00e9sel en el laboratorio de la UnicampL\u00e9o Ramos Chaves\u2009\/\u2009Revista Pesquisa FAPESP<\/span><\/p><\/div>\n

A principios de la d\u00e9cada de 2010, investigadores de la Facultad de Ingenier\u00eda Qu\u00edmica de la Universidad de Campinas (FEQ-Unicamp) notaron que, como el porcentaje de biodi\u00e9sel a\u00f1adido al gasoil de origen f\u00f3sil se incrementar\u00eda, ser\u00eda necesario adoptar tecnolog\u00edas para controlar el contenido de agua en el combustible, ya que el biodi\u00e9sel tiene una gran afinidad con el agua. En aquel entonces, la mezcla incorporaba un 5 % de biodi\u00e9sel y el Consejo Nacional de Pol\u00edtica Energ\u00e9tica (CNPE) preve\u00eda un aumento gradual de este porcentaje en los a\u00f1os siguientes. El gasoil tradicional se utiliza como combustible en camiones, \u00f3mnibus y algunos autom\u00f3viles. Ocurre que, para que los motores funciones correctamente con la mezcla de di\u00e9sel y biodi\u00e9sel, ser\u00eda necesario eliminar el agua presente en el biocombustible, que en Brasil se produce, principalmente, a partir de soja o grasa animal. El alto contenido de agua, entre otros inconvenientes, puede causar corrosi\u00f3n en tanques y tuber\u00edas, como as\u00ed tambi\u00e9n obstrucciones en los picos inyectores, causando problemas en los veh\u00edculos.<\/p>\n

\u201cEl primer paso fue entender la afinidad de cada uno de los combustibles con el agua\u201d, comenta el ingeniero qu\u00edmico Leonardo Fregolente, uno de los miembros del equipo y desde 2017 docente de la FEQ-Unicamp. Uno de los primeros trabajos del grupo, compuesto tambi\u00e9n por las investigadoras Maria Regina Wolf Maciel y Patr\u00edcia Fregolente, sali\u00f3 publicado en 2012 en la revista Journal of Chemical and Engineering Data<\/em>. El estudio demostr\u00f3 que el biodi\u00e9sel puede contener entre 1.500 y 1.980 miligramos (mg) de agua por kilogramo (kg) de combustible, unas 10 a 15 veces m\u00e1s que el gas\u00f3leo f\u00f3sil, dependiendo de su temperatura: cuanto m\u00e1s caliente, mayor es su capacidad de absorci\u00f3n. Adem\u00e1s, el biodi\u00e9sel tiene una alta capacidad de absorci\u00f3n de la humedad ambiental, 6,5 veces m\u00e1s que el di\u00e9sel.<\/p>\n

Seg\u00fan el estudio publicado en Journal of Chemical and Engineering Data<\/em>, al cabo de 10 d\u00edas, el combustible queda saturado con el agua que extrae del aire. Sin embargo, si durante este proceso o posteriormente la temperatura desciende, su capacidad de retenci\u00f3n del agua disminuir\u00e1 y parte de la misma se separar\u00e1 del combustible, acumul\u00e1ndose en el fondo de los tanques y otros dispositivos.<\/p>\n

A principios de junio de este a\u00f1o, el profesor Fregolente no ocult\u00f3 su satisfacci\u00f3n al mostrar a Pesquisa FAPESP<\/em> el resultado de m\u00e1s de una d\u00e9cada de trabajo: unos peque\u00f1os tubos o p\u00e9lets transparentes, de unos 5 mil\u00edmetros (mm) de largo, sumergidos en un l\u00edquido, un tipo de biodi\u00e9sel. T\u00e9cnicamente conocidos como rellenos, los tubitos de hidrogel pueden fabricarse con un pol\u00edmero sint\u00e9tico \u2012poliacrilamida\u2012, perteneciente a un grupo de compuestos qu\u00edmicos que se caracterizan por su capacidad para atraer mol\u00e9culas de agua.<\/p>\n

En el laboratorio, el material fue sometido a una reacci\u00f3n qu\u00edmica llamada hidr\u00f3lisis: se le aplic\u00f3 hidr\u00f3xido de sodio (NaOH), tambi\u00e9n conocido como soda c\u00e1ustica, y su capacidad de absorci\u00f3n de agua libre aument\u00f3 casi 27 veces \u2012de 37 gramos (g) de agua por cada g de hidrogel a 987 g de agua\u2012, como se describe en un art\u00edculo publicado en 2023 en la revista Chemical Engineering Science<\/em>.<\/p>\n

En principio, los rellenos de hidrogel podr\u00edan utilizarse para reducir la humedad durante la producci\u00f3n, el transporte, en las gasolineras o directamente en los tanques de combustible de los veh\u00edculos. \u201cSi se controla el contenido de agua es posible mantener la calidad de la mezcla del biodi\u00e9sel con el gasoil por m\u00e1s tiempo\u201d, dice Fregolente y, por a\u00f1adidura, el material puede utilizarse varias veces.<\/p>\n

La ingeniera qu\u00edmica Let\u00edcia Arthus, quien trabaja con el investigador, explica que el tipo de hidrogel que pueden fabricar puede modelarse dependiendo de su aplicaci\u00f3n y de la cantidad de agua que se necesite remover. \u201cLa acrilamida, principal materia prima del hidrogel de poliacrilamida, cuesta 5 reales el kg, y 1 g de hidrogel puede absorber hasta 35 g de agua\u201d, dice. \u201cSi el hidrogel se fabricara a partir de acrilato de sodio, que cuesta alrededor de 400 reales el kg, su capacidad de absorci\u00f3n de agua aumenta a casi 1 kg de agua por cada gramo de hidrogel\u201d. Se est\u00e1 llevando a cabo un estudio de costos de la innovaci\u00f3n, que se encuentra en fase de prototipo, y cuya importancia reside en que revelar\u00e1 el impacto de su adopci\u00f3n sobre el costo final del combustible. El grupo ya ha solicitado el registro de cinco patentes.<\/p>\n

El contexto nacional favorece este tipo de innovaciones. En Brasil, se consumen unos 700 millones de litros (l) de biodi\u00e9sel por mes. La proporci\u00f3n obligatoria de biodi\u00e9sel en el gas\u00f3leo lleg\u00f3 a un 14 % en marzo de 2024 y podr\u00eda aumentar a un 15 % en 2025. El CNPE estima que esta disposici\u00f3n evitar\u00e1 la emisi\u00f3n de 5 millones de toneladas de di\u00f3xido de carbono (CO2<\/sub>) a la atm\u00f3sfera y se ahorrar\u00e1n 7.200 millones de reales en importaciones de gasoil.<\/p>\n

Menor contaminaci\u00f3n, empero, implica m\u00e1s residuos en los tanques de almacenamiento de biodi\u00e9sel. Al ser m\u00e1s densa, el agua se deposita en el fondo. En la zona lim\u00edtrofe con el aceite combustible, proliferan hongos y bacterias que forman una masa oscura y espesa, denominada borra o lodo, que puede obstruir las tuber\u00edas, los filtros y los picos de inyecci\u00f3n de combustible de los motores, adem\u00e1s de ocasionar corrosi\u00f3n en los tanques de combustible. En 2021, cuando el m\u00ednimo exigido por ley era de un 12 % de biodi\u00e9sel, el 60 % de los 710 empresarios entrevistados por una encuesta inform\u00f3 acerca de un incremento de los problemas mec\u00e1nicos.<\/p>\n

El biodi\u00e9sel se produce a partir de una reacci\u00f3n del aceite vegetal con el alcohol en presencia de un catalizador. Esta reacci\u00f3n genera glicerol, una materia prima con m\u00faltiples usos. Sin embargo, las mol\u00e9culas del biodi\u00e9sel y otros contaminantes, como el sodio, pueden combinarse formando jab\u00f3n. Entonces el biodi\u00e9sel se lava con agua y se centrifuga para remover el catalizador, restos de alcohol y glicerol. Una de las formas que ya se utilizan industrialmente para extraer el agua consiste en calentar el combustible al vac\u00edo mediante un proceso de destilaci\u00f3n, que consume una gran cantidad de energ\u00eda.<\/p>\n

La Agencia Nacional del Petr\u00f3leo, Gas Natural y Biocombustibles (ANP) establece que el biodi\u00e9sel debe salir de la central con un m\u00e1ximo de 250 mg de agua por kg de combustible. Teniendo en cuenta que absorber\u00e1 humedad, la tolerancia es de hasta 350 mg por kg en el distribuidor, lo que impone una carrera contra el tiempo.<\/p>\n

\u201cLas usinas lo producen y lo env\u00edan a las distribuidoras en pocos d\u00edas. Las distribuidoras operan de igual forma, con stocks<\/em> que suelen venderse en menos de un mes\u201d, informa el ingeniero qu\u00edmico Ant\u00f4nio Carlos Ventilli, asesor t\u00e9cnico de la Asociaci\u00f3n de Productores de Biocombustibles de Brasil (Aprobio). \u201cLa remoci\u00f3n del exceso de humedad en los tanques de las distribuidoras evitar\u00eda que el combustible que no cumpla con las normas tenga que ser sometido a un proceso industrial de secado, que es caro e implica el traslado del biocombustible\u201d, dice Ventilli. A su juicio, una innovaci\u00f3n como el hidrogel solo se har\u00e1 realidad si su costo fuera menor que el mero descarte del biodi\u00e9sel fuera de norma y el reabastecimiento del cami\u00f3n de gasoil.<\/p>\n

\u201cLas tecnolog\u00edas tradicionales de remoci\u00f3n del agua, un problema que presentan todos los tipos de combustible, enfrentan limitaciones t\u00e9cnicas y econ\u00f3micas\u201d, dice el qu\u00edmico Fauze Ahmad Aouada, de la Universidade Estadual Paulista (Unesp), quien trabaja con hidrogeles y nanocompuestos h\u00edbridos naturales para su uso en el sector agr\u00edcola y sanitario. Seg\u00fan \u00e9l, una de las ventajas principales del hidrogel de la Unicamp reside en que puede extraer el agua en un tiempo relativamente breve con un material barato y que puede reutilizarse.<\/p>\n

Proyectos
\n1.<\/strong> Desarrollo de lechos de hidrogel injertado con nanomateriales de celulosa obtenidos mediante manufactura aditiva para la separaci\u00f3n del agua en el biodi\u00e9sel y el gasoil (no<\/sup> 21\/08438-1<\/a>); Modalidad<\/strong> Becas en Brasil \u2012 Doctorado Directo; Investigador responsable<\/strong> Leonardo Vasconcelos Fregolente (Unicamp); Becaria<\/strong> Let\u00edcia Arthus; Inversi\u00f3n <\/strong>R$ 182.369,52.
\n2.<\/strong> Desarrollo de nuevos procesos de separaci\u00f3n de agua en biodi\u00e9sel y mezcla biodi\u00e9sel\/gasoil aplicando hidrogeles sint\u00e9ticos injertados con nanocristales de celulosa (no <\/sup>21\/03472-7<\/a>); Modalidad<\/strong> Ayuda de Investigaci\u00f3n \u2012 Programa Bioen; Investigador responsable<\/strong> Leonardo Vasconcelos Fregolente (Unicamp); Inversi\u00f3n <\/strong>R$ 206.224,80.<\/p>\n

Art\u00edculos cient\u00edficos
\n<\/strong>ARTHUS, L. et al<\/em>. Facile tuning of hydrogel properties for efficient water removal from biodiesel: An assessment of alkaline hydrolysis and drying techniques<\/a>. Chemical Engineering Science<\/strong>, v. 282, 119224. 5 dic. 2023.
\nFREGOLENTE, P. et al<\/em>. Water content in biodiesel, diesel, and biodiesel-diesel blends<\/a>. Journal of Chemical and Engineering Data<\/strong>. v. 57, p. 1817-21. 17 may. 2012.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Este material reutilizable surge como una alternativa para purificar el biocombustible","protected":false},"author":730,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[192],"tags":[312,328],"coauthors":[4370,5968],"class_list":["post-541208","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-tecnologia-es","tag-innovacion","tag-quimica-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/541208","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/730"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=541208"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/541208\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":541213,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/541208\/revisions\/541213"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=541208"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=541208"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=541208"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=541208"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}