Tony Grift, profesor de Ingeniería Agrícola y Biológica en la Facultad de Ciencias Agrícolas de la Universidad de Illinois es coautor de un nuevo estudio, publicado en Bioresource Technology Reports, que analiza la eficiencia de bioconversión de dos productos que a menudo se utilizan como biomasa para la producción de energía, Miscanthus giganteus y bagazo de caña de azúcar.
«Nuestro objetivo era determinar cuánta energía se necesita para preparar estos materiales. Es una mirada integral a varios métodos de preprocesamiento y su relación con la eficiencia de conversión», explica.
Los dos materiales fueron elegidos por su importancia para la producción de energía. El Miscanthus generalmente se cultiva como un cultivo ornamental, pero tiene una gran cantidad de biomasa y crece fácilmente con muy poco uso de nitrógeno. El bagazo de la caña de azúcar es el subproducto que queda después de que se tritura la caña de azúcar para extraer el jugo y obtener azúcar o etanol.
Lectura sugerida
El estudio se realizó en colaboración con químicos de la Universidad de California en Berkeley. Grift dice que el enfoque interdisciplinario hace que la investigación sea única, porque considera todo el balance energético.
Los investigadores de la Universidad de Illinois estudiaron el gasto energético durante la cosecha y el preprocesamiento de los materiales, mientras que los químicos de Berkeley se enfocaron en convertir la biomasa en glucosa, que se usa para producir etanol.
Los investigadores definieron el porcentaje del valor de calor inherente (PIHV), que mide la cantidad de energía que entra y sale del proceso de producción. «Te dice que tienes una cierta cantidad de biomasa, que contiene una cierta cantidad de energía. ¿Cuánta energía gastas en el procesamiento? No quieres gastar más del 5% del valor total de la energía», dice Grift.
Los investigadores sometieron los dos materiales a nueve métodos de preprocesamiento diferentes, ya sea por separado o como una mezcla. El preprocesamiento se realiza por varias razones, explica Grift. Después de cosechar el cultivo, debe transportarse a una planta de procesamiento, y para que el transporte sea eficiente, el material primero se somete a un proceso llamado conminución, en el que se tritura, y luego se comprime.
Grift explica que la cosecha y la compresión no agregan mucho a la ecuación de energía. La principal fuente de gasto energético es la conminución o reducción de tamaño. Eso lleva el gasto de energía al 5%. «Los tamaños de partícula más pequeños facilitan la compresión», dice. «También es mejor para la producción de energía, ya que proporciona un área de superficie más grande para que las enzimas se unan en el proceso de conversión. Pero la conminución requiere una cierta cantidad de energía, por lo que hay una compensación».
Los métodos de preprocesamiento incluyen cortar los tallos, la trituración, la pelletización y varios niveles de compresión. De los nueve grupos de tratamiento, cinco incluían Miscanthus, tres incluían bagazo de caña de azúcar y uno incluía una mezcla de los dos productos. Todos los materiales procesados fueron sometidos a los mismos procesos químicos para liberar la glucosa.
Lectura sugerida
Los investigadores también evaluaron los efectos del tamaño de partícula, el nivel de compresión y la mezcla en la eficiencia de conversión de biomasa.
Los resultados mostraron que la trituración tuvo un efecto positivo en la eficiencia del Miscanthus pero no del bagazo de caña de azúcar, mientras que sucedió lo contrario en el caso de la granulación.
Los investigadores también encontraron que una mezcla 50/50 de los dos materiales tenía una mayor eficiencia de conversión que el bagazo de caña de azúcar, pero no había una diferencia significativa en comparación con el Miscanthus solo.
Los resultados se pueden utilizar para ayudar a que la producción de energía de biomasa sea más eficiente, dice Grift.
«Las diferencias no son enormes. Pero si quieres hacer algo a mayor escala, en realidad es bastante importante resolver estas cosas», explica.
Grift enfatiza que los resultados son preliminares y deben ser examinados en estudios posteriores.
Se necesita investigación continua para corroborar los hallazgos y ampliar la base de conocimiento a otros productos y otros métodos de preprocesamiento.
