BIOMOLÉCULAS Y BIOENERGÉTICA.

UNIDAD II.- BIOMOLÉCULAS Y BIOENERGÉTICA.

2.1 Importancia de la bioquímica en el desarrollo de los biocombustibles.

Los biocombustibles son productos obtenidos a partir del girasol, caña de azúcar o remolacha. El proceso de obtención de biodiesel a partir de aceites vegetales, grasas animales y aceites de fritura usados, para su uso como combustible Diesel, se ha llevado a cabo en los Laboratorios de Desarrollo de Procesos Químicos y Bioquímicos Integrados del Departamento de Ingeniería Química de la Facultad de Ciencias Químicas de la Universidad Complutense de Madrid.

El proceso comprende la transesterificación del aceite o grasa con alcoholes ligeros, utilizándose un catalizador adecuado, para generar ésteres de ácidos grasos (biodiesel). El alcohol que generalmente se utiliza es metanol, aunque se pueden utilizar otros alcoholes ligeros, como etanol, propanol o butanol. Como coproducto se obtiene glicerina, que se puede utilizar en otros procesos de interés industrial, suponiendo un factor positivo desde el punto de vista económico. Para la producción de 1.005 kilos de biodiesel, son necesarios 110 kilos de metanol, 15 de catalizador y mil de aceite, además de 4,29 metros cúbicos de agua. Este procedimiento permite además la obtención de cien kilos de glicerina como subproducto. Estos datos indican que el balance energético de este procedimiento es positivo.

Las materias primas que se pueden emplear en la obtención de biodiesel son muy variadas y pueden clasificarse en:

• Aceites vegetales:

• Aceites de semillas oleaginosas: girasol, colza, soja y coco.

• Aceites de frutos oleaginosos: palma.

• Aceites de semillas oleaginosas alternativas: Brassica carinata, Camelina sativa, Pogianus.

• Aceites de semillas oleaginosas modificadas genéticamente: Aceite de girasol de alto oleico.

• Aceites vegetales de final de campaña: Aceite de oliva de alta acidez.

• Aceites de fritura usados.

• Grasas animales: sebo de distintas calidades.

Los sectores implicados en el proceso de obtención de biodiesel se detallan a continuación:

• Agrícola: Siembra y recogida del grano.

• Industrias aceiteras: Producción de aceite.

• Industria química: Transesterificación.

• Compañías petroleras: Mezcla con gasóleo y distribución del biodiesel.

• Cooperativas Agrícolas: Uso de biodiesel en tractores y maquinaria agrícola.

• Administraciones locales y autonómicas: Flotas de autobuses, taxis, calefacciones etc.

• Áreas ambientalmente protegidas: Utilización de biodiesel en los medios de transporte de parques nacionales, lagos etc.

Ventajas.

*Disminuir de forma notable las principales emisiones de los vehículos, como son el monóxido de carbono y los hidrocarburos volátiles, en el caso de los motores de gasolina, y las partículas, en el de los motores diesel.

*La producción de biocarburantes supone una alternativa de uso del suelo que evita los fenómenos de erosión y desertificación a los que pueden quedar expuestas aquellas tierras agrícolas que, por razones de mercado, están siendo abandonadas por los agricultores.

*Supone un ahorro de entre un 25% a un 80% de las emisiones de CO2 producidas por los combustibles derivados del petróleo, constituyendo así un elemento importante para disminuir los gases invernadero producidos por el transporte.

El consumo mundial de biocarburantes se cifra en torno a 17 millones de toneladas anuales, correspondiendo la práctica totalidad de la producción y consumo al bioetanol. Brasil, con alrededor de 90 millones de toneladas anuales y Estados Unidos, con una producción estimada para este año de casi 50 millones de toneladas, son los países mas importantes en la producción y uso de biocarburantes. En Brasil el bioetanol se obtiene de la caña de azúcar y su utilización se realiza principalmente en mezclas al 20% con la gasolina. En Estados Unidos el bioetanol se produce a partir del maíz y se emplea en mezclas con gasolina, generalmente al 10%. En la actualidad, este último país ha sustituido casi el 2% de su gasolina por bioetanol.

El biodiesel, utilizado como combustible líquido, presenta ventajas energéticas, medioambientales y económicas:

• Desarrollo sostenible tanto en agricultura como en energía.

• Menor impacto ambiental:

o Reducción de las emisiones contaminantes: SO2, partículas, humos visibles, hidrocarburos y compuestos aromáticos.

o Mejor calidad del aire.

o Efectos positivos para la salud, ya que reduce compuestos cancerígenos como PAH y PADH.

• Reduce el calentamiento global:

o Reduce el CO2 en el ambiente cumpliendo el protocolo de Kyoto.

o Balance energético positivo (3,24:1).

o 80% del ciclo de vida decrece en CO2.

• Producto biodegradable: Se degrada el 85% en 28 días.

• Desarrollo local y regional:

o Cohesión económica y social.

o Creación de puestos de trabajo.

• Industrial:

o Puede sustituir a los gasóleos convencionales en motores, quemadores y turbinas.

o Se puede utilizar en flotas de autobuses, taxis y maquinaria agrícola.

o Favorece el mercado doméstico.

• Reducción de la importación de combustibles:

o Seguridad energética, cumpliendo las Actas de la Unión Europea. EPACT (1992). ECRA (1998).

2.2 Introducción a la bioenergética.

Bioenergética es la parte de la biología muy relacionada con la física, que se encarga del estudio de los procesos de absorción, transformación y entrega de energía en los sistemas biológicos. En general, la Bioenergética se relaciona con la Termodinámica, en particular con el tema de la Energía Libre, en especial la Energía Libre de Gibbs. Los cambios en la energía libre de Gibbs nos dan una cuantificación de la factibilidad energética de una reacción química y pueden proveer de una predicción de si la reacción podrá suceder o no. Como una característica general de La Bioenergética, esta solo se interesa por los estados energéticos inicial y final de los componentes de una reacción química, los tiempos necesarios para que el cambio químico se lleve a cabo en general se desprecian. Un objetivo general de la Bioenergética, es predecir si ciertos procesos son posibles o no; en general, la cinética cuantifica qué tan rápido ocurre la reacción química.

El Metabolismo es el conjunto de transformaciones que experimenta la materia externa desde su

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