Ingenieros agrícolas en Grecia cultivan plantas de las que se espera conseguir los combustibles ecológicos del futuro. Se trata de estudiar el contenido en aceite de cada planta, los rendimientos, la adaptación al clima y al tipo de suelo. Pueden parecer un campo de cultivo normal y corriente, pero podrían ser la fuente del futuro biocarburante, capaz de sustituir a los combustibles fósiles actuales.

Las plantas con la que se está experimentando son ricino, cufea y cárcamo. Las características químicas de estas plantas se analizan en laboratorios especializados con el de Lille, al norte de Francia, donde se estudia cómo estas plantas pueden reemplazar a los combustibles fósiles y por el momento las noticias son alentadoras.

Los residuos generados en la producción de aceites son empleados para la producción de gases como el hidrógeno o monóxido de carbono que podrían ser empleados para producir calor o energía eléctrica, pudiendo reciclarse todos los residuos sin causar ningún perjuicio al medio ambiente.

Lo único que queda después del uso de la biomasa es ceniza que podríamos devolver al campo como abono cerrando el ciclo vegetal.

Vía | Euronews

De todos es sabido que los combustibles fósiles son un recurso limitado y que están en vías de agotarse. Nuestra dependencia de ellos es muy superior a la que desearíamos tener. Los esfuerzos de los ingenieros van en la línea de conseguir vehículos híbridos o vehículos propulsados por combustibles limpios como el alcohol. Ahora, las investigaciones se centran en el desarrollo de un catalizador de cobre que consigue una producción eficiente de etanol, como alternativa a los combustibles fósiles tradicionales.

El uso de etanol en automoción es una solución ampliamente estudiada, pero su problema es que su producción es poco eficiente y costosa, requiriendo una gran cantidad de tierras de cultivo y una ingente cantidad de agua. Científicos de la Universidad de Stanford están investigando en la línea de la producción de etanol en laboratorio, mediante el uso de catalizadores de cobre, usando monóxido de carbono en el proceso.

Según un estudio publicado en la revista nature, en el que ha participado el equipo de la universidad de Stanford, actualmente para producir 10 litros de etanol se necesitan unos 2700 litros de agua. El nuevo sistema no requiere el proceso de la fermentación y emplea muy poca cantidad de agua. El proceso funciona mediante unos electrodos que se colocan en el agua que contiene monóxido de carbono, después se aplica una pequeña tensión y el electrodo convierte el agua en oxígeno e hidrógeno. Posteriormente se reduce el monóxido de carbono obteniendo como resultado el etanol líquido.

El etanol no es el único combustible creado en la reacción, también se produce propanol, combustible más energético que el etanol. Ahora se espera continuar con la investigación y crear una planta de tamaño industrial que utilice energía solar o eólica, utilizando dióxido de carbono tomado del aire. El monóxido de carbono liberado en el proceso se utilizaría de nuevo, creando un proceso neutro, totalmente libre de emisiones.

Vía | Futurity

Científicos de la Universidad de York han dado un paso significativo en la búsqueda de desarrollar biocombustibles eficaces de segunda generación.

Los investigadores, en su mayoría del Departamento de Química, han descubierto una familia de enzimas que pueden degradar biomasa "difícil de digerir" en sus azúcares constituyentes.

Según cuentan en Nature Chemical Biology la nueva investigación, dirigida por Paul Walton, Gideon Davies (Universidad de York) y Bernie Henrissat (Université Aix-Marseille), abre nuevas e importantes posibilidades en la producción de bioetanol a partir de fuentes sostenibles.

Los biocombustibles de primera generación han tenido un impacto en la búsqueda de fuentes de energía renovables y seguras, en particular, a través de la producción de bioetanol a partir de fuentes alimenticias, tales como almidón de maíz. Pero la necesidad de cultivos energéticos suponen un problema al ocupar valiosas tierras cultivables, amenazando la estabilidad en los precios de los alimentos y limitando la cantidad de biocombustible producido de esta manera.

El uso de, por ejemplo, tallos de plantas, astillas, residuos de cartón, conchas de crustáceos, etc, ofrece una solución potencial. El combustible a partir de estas fuentes se conoce como biocombustibles de segunda generación.

Encontrar una manera de romper estas fuentes en sus azúcares constituyentes para que puedan ser fermentados por medio de bioetanol es considerado como el "Santo Grial" de la investigación de biocombustibles.

Mediante el estudio de los orígenes biológicos y químicos de la familia de enzimas, los investigadores han podido demostrar que la naturaleza tiene una amplia gama de métodos para degradar biomasa y que la humanidad puede ahora aprovechar en su propio beneficio para producir biocombustibles sostenibles.

Vía | University of York

Quizás os suene a Ciencia Ficción, pero un equipo de la Universidad de Exeter, junto al apoyo de la petrolera Shell, ha desarrollado un método para que bacterias produzcan diésel bajo demanda.

Aunque tecnológicamente se enfrente todavía a varios retos en lo que a su comercialización se refiere, este diésel, producido por cepas específicas de bacterias Echerichia coli, es casi idéntico al combustible diésel convencional, de esta manera no necesitará ser mezclado con productos derivados del petróleo como sucede con el biodiésel derivado de los aceites vegetales.

Esto también significa que el gasóleo se puede utilizar en las infraestructuras existente, ya que los motores, tuberías y tanques no necesitan ser modificados. Los biocombustibles de estas características se denominan 'drop-ins'.

El Profesor de Biociencias, John Love, de la Universidad de Exeter afirmó que:

Una producción comercial de biocombustible que se pueda utilizar sin necesidad de modificar los vehículos ha sido un factor importante en este proyecto desde el principio. La sustitución del diésel convencional por uno de origen biológico sería un gran paso hacia el cumplimiento de nuestro gran objetivo: reducir un 80% de las emisiones de gases de efecto invernadero para el año 2050

La demanda mundial de energía va en aumento y un combustible que es independiente tanto de las fluctuaciones de los precios mundiales del petróleo, como de la inestabilidad política es una perspectiva cada vez más atractiva

Las bacterias E. coli convierten de forma natural los azúcares en grasa para construir sus membranas celulares. Las moléculas de aceite sintético se pueden crear mediante el aprovechamiento de este proceso natural de producción de aceite.

Una fabricación a gran escala, utilizando E. coli como catalizador, ya es algo es algo común para la industria farmacéutica y, aunque el biodiésel se produce actualmente en pequeñas cantidades en laboratorio, el trabajo continuará para ver si se puede transformar en una ruta comercial viable para "alimentar" los vehículos motorizados.

Estamos orgullosos del trabajo que están realizando desde Exeter con el uso de biotecnologías avanzadas para crear las moléculas específicas de hidrocarburos para que siga existiendo una gran demanda en el futuro. Mediante la exploración de este nuevo método, junto con otras tecnologías inteligentes, esperamos que nos puedan ayudar a afrontar los retos de limitar las emisiones de gases de efecto invernadero al tiempo que responde a la creciente necesidad mundial de combustibles para el transporte

Concluye Rob Lee, del Departamento de Proyectos y Tecnología de Shell.

Vía | Sciencedaily

El rápido crecimiento de especies arbóreas como los álamos (Populus) o los sauces (Salix), las hace buenas candidatas para su cultivo como biocombustibles, del que se espera obtener un etanol de forma eficiente para dar combustibles con mayor contenido energético.

La domesticación de estos cultivos requiere un profundo conocimiento en la fisiología y genética de las especies, por lo que los científicos están recurriendo a la búsqueda de pistas en árboles frutales, domesticados hace siglos.

La relación entre un melocotón y un álamo puede no ser obvia a primera vista, pero ambas especies pertenecen al mismo clado de las fábidas (Fabidae), que incluye, no sólo los cultivos de frutas como manzanas, fresas, cerezas y almendras, sino otras muchas plantas.

La estrecha relación entre el melocotonero y el álamo es evidente por su secuencia de ADN

Dice Jeremy Schmutz, director del Programa de Plantas del Departamento de Energía de EE.UU.

En la edición de Marzo de Nature Genetics, Schmutz y varios colegas que formaron parte de la International Peach Genome Initiative (IPGI), publicaron el genoma de la variedad Lovell del melocotón, Prunus persica.

Gracias a la utilización de la genómica comparada, la caracterización de la secuencia del melocotón puede ser explotada, no sólo para la mejora y sostenibilidad del durazno y otras especies arbóreas importantes, sino también para mejorar nuestra comprensión en la biología básica de estos árboles

Escribe el equipo.

Para los investigadores en bioenergía, el tamaño del genoma del melocotón es idóneo como modelo para el estudio de genomas relacionados, tales como el álamo, y también para desarrollar métodos que mejoran el rendimiento de biomasa en plantas de biocombustible.

El gen que más nos interesa del melocotonero es el que ocupa el locus conocido como "imperecedero", que participa en la etapa de crecimiento. En teoría, se podría manipular al álamo para incrementar la acumulación de biomasa

Dijo Daniel Rokhsar, jefe del DOE JGI Eukaryotic Program.

La publicación se produce tres años después de que el Consorcio Internacional del Genoma del Melocotón hiciera público el proyecto.

Vía | Sciencedaily

Una vez visité un pueblo de Huelva de cuyo nombre, como el Quijote, no quiero acordarme. Fue hace pocos años, pero allí el tiempo parecía haberse detenido como en una postal con los bordes amarillentos. Me encontré con una anciana vestida de negro, de expresión hosca y mirada perdida. Apenas debía pesar cuarenta kilos, y aún gracias que fumaba un puro que pesaba un par más.

Al detectarme con su radar, la vieja vino a mi encuentro como impulsada por un resorte, me agarró del hombro clavándome las uñas y me espetó: “¿Tú de quién eres, niño?”, con una voz acezante capaz de atemorizar al más pintado. A mí me habían enseñado que a esa pregunta tan concreta se debía responder con: “Yo soy de María Chibero Chamusquina de la calle Las Huertas, antigua calle de El Levantamiento” (por ejemplo). Si no te clasifican de ese modo, entonces te conviertes en un forastero.

Pues las grandes civilizaciones del mundo también se pueden clasificar de un modo similar, aunque atendiendo a si su historia ha estado dominada por el arroz, el trigo o el maíz.

Pero primero echemos un vistazo a las características fundamentales de cada uno de estos tres granos que han servido para alimentar el mundo:

• Arroz: es rico en proteínas pero extremadamente difícil de cultivar. Hasta el punto es difícil que algunos han atribuido la especial capacidad de sacrificio de los pueblos asiáticos (y sus competencias asombrosas en el ámbito de las matemáticas), en parte, al cultivo de arroz, tal y como os expliqué en Las matemáticas son fáciles… si trabajas duro: el TIMSS y en ¿Se trabajaba más antes que ahora? Arrozales chinos VS Agricultura europea

• Trigo: es muy fácil de cultivar, pero es pobre en proteínas.

• Maíz: posee lo mejor de los dos mundos, pues es fácil de cultivar y muy rico en proteínas. Cultivada por el ser humano durante milenios para obtener granos cada vez mayores, el maíz produce más alimentos por hectárea que cualquier otra planta de la Tierra.

Es decir, que los historiadores, al clasificar las civilizaciones en función del uso de uno de estos tres granos para alimentarse permite clasificarlas en una relación trabajo/proteína que ha influido hasta límites insospechados en dichas civilizaciones, tal y como explica Chris Anderson en su libro Gratis:

Cuanto más alta era esa relación, mayor “excedente social” tenía la gente que comía ese grano, ya que podían alimentarse con menos trabajo. El efecto de esto no siempre fue positivo. Las sociedades del arroz y el trigo tendían a ser culturas agrarias, centradas en sí mismas, tal vez porque el proceso de cultivar las cosechas les robaba demasiada energía. Pero las culturas del maíz (los mayas, los aztecas) tenían tiempo libre y energía de sobra, que empleaban a menudo en atacar a sus vecinos. Si nos guiamos por este análisis, la abundancia de maíz convirtió en guerreros a los aztecas.

Hoy, sin embargo, usamos el maíz para muchas otras cosas además de la comida. De hecho, lo empleamos para muchísimas cosas. Un cuarto de todos los productos que encontramos hoy en día en un supermercado medio contienen maíz; y lo mismo sucede con los productos no alimentarios, desde la pasta de dientes y cosméticos a los limpiadores de pañales desechables. Incluso se usa para fabricar combustible para nuestros coches en forma de etanol. Todo ello ha ido provocando que el maíz, a su vez, esté subiendo de precio, tal y como ocurre con el petróleo.

Así es la omnipresencia del maíz. Hasta el punto de que si ahora nos preguntamos de quiénes somos, deberemos responder a la vieja siniestra que somos de la familia Maíz, tal y como señalaba Michael Pollan en The Omnivore´s Dilemma:

Las alas de pollo son un montón de maíz: lo que puedan tener de pollo es maíz con el que se ha alimentado al pollo, pero lo mismo sucede con los otros ingredientes, como el almidón de maíz modificado que lo aglutina todo, la harina de maíz en la mezcla para rebozar, y el aceite de maíz con que se fríen. Menos evidentes son las levaduras y la lecitina, los mono-, di- y triglicéridos, el atractivo color dorado, e incluso el ácido que mantiene frescas las alas de pollo, aunque todos ellos pueden derivarse del maíz.

Científicos del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) han colaborado en una investigación en la que han desarrollado un nuevo tipo de catalizadores híbridos orgánicos-inorgánicos a través de la encapsulación de enzimas en el seno de nanoesferas huecas.

Estas nanoesferas, definidas por una cubierta porosa de sílice, podrían ser empleadas como biocatalizadores para la producción de biodiésel de una manera más eficiente.

El trabajo, en el que han participado también investigadores de la Universidad de Calabria (Italia), ha sido publicado en la revista Catalysis Today.

Como muchos recordaréis, el biodiesel es un biocombustible líquido que se obtiene a partir de lípidos naturales (de origen vegetal o animal) mediante procesos químicos industriales, usándose como sustituto a los combustibles fósiles.

Los aceites necesarios para este proceso han de tener un bajo contenido en ácidos grasos libres, agua y triglicéridos insaturados. Desgraciadamente, los que poseen estas propiedades, además de ser más caros, son los más aptos para la alimentación humana, algo suficiente como para convertirse en el peor de los inconvenientes.

Por esta razón, el empleo de catalizadores alternativos (frente a los hidróxidos que se usaban anteriormente) nos da la posibilidad de utilizar otros aceites más baratos, siendo más eficientes en la producción de biodiésel.

Siguiendo este enfoque, los procesos de producción de biodiesel catalizado por enzimas, estabilizados en el seno de matrices porosas, han sido probados recientemente y suponen una alternativa prometedora y atractiva

Explica el investigador del CSIC Avelino Corma, del Instituto de Tecnología Química, centro mixto del CSIC y la Universidad Politécnica de Valencia.

El problema que surge a la hora de preparar un biocatalizador es la preservación de la estabilidad y la actividad de la enzima inmovilizada. Generalmente, el medio en que se inmoviliza la enzima es muy importante para poder preservar su conformación activa y natural. Siguiendo este razonamiento, nosotros pensamos que atrapar una enzima en un medio natural acuoso rodeado con una membrana silícea debería ser posible

Añade Corma.

Los investigadores del Instituto de Tecnología Química fueron capaces de sintetizar un sólido esférico de materia orgánica-inorgánica que guarda en su interior una enzima como compuesto activo encapsulada.

La parte orgánica de esta nanoesfera cuenta con una lipasa aislada del hongo Rizhomucor miehei como enzima. La nanoesfera está cubierta por una cáscara porosa de sílice inorgánica que aísla, protege y estabiliza las moléculas bioactivas del interior.

La cantidad de lipasa y sílice utilizadas durante el procedimiento de inmovilización se han optimizado con el fin de obtener un biocatalizador heterogéneo, activo y estable. Estas nuevas nanoesferas híbridas han sido probadas para catalizar reacciones químicas típicas de la producción de biodiésel, y han sido capaces de conservar su actividad después de cinco ciclos de reacción, lo que demuestra que su eficacia catalizadora es superior a la de la enzima libre

Concluye el investigador.

A partir de ahora, lo ideal sería potenciar el descubrimiento y darle una aplicación industrial.

Vía | CSIC

Según un nuevo estudio del Gobierno de los Estados Unidos el zumo de las sandías desechadas podría ser una nueva fuente de biocombustible, ya que de los fluidos azucarados se puede sacar etanol.

Muchos de vosotros ya sabéis lo poco me gusta que saquen para mover coches del mismo sitio de donde se saca alimento. Más que nada porque hay mucho hambre en el mundo como para andar alimentando a vehículos en vez de a personas.

Pero esto, en principio, parece otra historia diferente: aprovechamiento de recursos.

En las grandes explotaciones, ya no solo de EEUU sino de todo el mundo, hay pérdidas porque el producto no sale a gusto del consumidor, es decir, aparencia perfecta, recordad que el consumidor compra con los ojos.

Aproximadamente un quinto de las sandías que se cultivan al año tienen formas raras o marcas que las convierten en poco atractivas para el consumidor

Dice el coautor del estudio Wayne Fish, químico del Servicio de Investigación Agrícola de Lane (Oklahoma).

Después de que los investigadores prepararan varios lotes experimentales del combustible en el laboratorio, optimizaron el proceso para producir unos 87 litros de etanol a partir del valor de un acre de fruta sin utilizar.

Las granjas de entre 121 a 405 hectáreas podrían conservar ellas mismas el etanol y utilizarlo para su propia producción

Afirma Fish.

Por esta razón si los agricultores pueden aprovechar lo que, en principio, son pérdidas y recuperarlas en forma de combustible para su maquinaria, me parece estupendo.

Las granjas más grandes podrían incluso producir etanol suficiente para la venta. El proceso no es muy diferente a fabricar cerveza casera, aunque para producirla a mayor escala sería necesario unos retoques en el laboratorio.

La Agricultura es la base de la economía de un país y, en muchos casos, los agricultores tienen más gastos que beneficios, si pueden rentabilizar de esta manera los desechos, no seré yo el que se oponga.

Vía | National Geographic

La experiencia indica que las soluciones están ya al alcance de la mano, aunque pueden pasar años antes de que sean aceptadas por todos, ya que las innovaciones en este campo tienen un periodo de gestación excepcionalmente largo.

Por ejemplo, la fractura hidráulica o fracking, como se la conoce habitualmente. En los últimos años, esta técnica de perforación horizontal para encontrar gas en el esquisto ha revolucionado el mundo de la energía al hacer bajar tanto los precios del gas, el uso del carbón y el precio de la electricidad, y hasta ha surgido la posibilidad de generar una importante nueva materia prima de exportación para Estados Unidos.

La investigación empezó en la década de los ochenta en el Departamento de Energía, pero la técnica no tuvo efectos sobre el mercado del gas hasta casi 20 años después. Los proyectos energéticos requieren mucho capital y las empresas de la energía son conservadoras, especialmente en cuanto a la innovación en hardware caro.

Hay otras ideas prometedoras en los laboratorios, en las nuevas empresas y en las mentes de los ingenieros audaces que seguramente podrían definir el mapa de la energía en 2030.

Una perspectiva evidente es el biocombustible. Docenas de empresas trabajan sin descanso para encontrar el secreto de cómo convertir plantas en combustible líquido sin hacerlo como lo hace la naturaleza, sometiéndolas a calor y presión durante millones de años.

Las astillas de madera, algunas partes de la planta del maíz y muchos vegetales no comestibles tienen grandes cantidades de azúcares que podrían convertirse en alcohol y después en combustible, como se hace con el azúcar de los granos de maíz en las fábricas de etanol. Pero en las fuentes no alimenticias, el azúcar está químicamente atrapado.

DuPont Industrial Biosciences dice haber desarrollado una “enzima de sacarificación“ que libera los azúcares para que puedan ser digeridos por una bacteria que excreta alcohol, a una velocidad de 240 a 270 litros por tonelada, empleando solo temperaturas, presiones y condiciones químicas moderadas.

En Massachusetts, una diminuta empresa de reciente creación llamada Agrivida está insertando genes nuevos en diversas plantas tratando de encontrar una que, expuesta a una temperatura y una alcalinidad altas, produzca una enzima que digiera parcialmente la celulosa para liberar los azúcares, de modo que puedan ser convertidos en productos químicos útiles.

Otras instituciones de gran tamaño como pueden ser las universidades, en concreto la de Wyoming, se trabaja para desarrollar un nuevo concepto de refinería, una que convierta el carbón en líquidos que podrían reemplazar el petróleo.

En unos años, el sistema añadiría equipos para dividir las moléculas de agua en hidrógeno y oxígeno, y añadir el hidrógeno a los hidrocarburos procedentes del carbón para aumentar el valor del producto. La energía necesaria para romper las moléculas de agua podrían provenir de una central eólica, un recurso que abunda en dicho estado de USA.

El producto podría hacer que se muevan coches, calentar casas y proporcionar materia prima para las centrales químicas, pero todo esto, quizás dentro de 50 años.

Puede que la energía esté en fase de transición. Desde luego el futuro apunta a no depender de un solo recurso, como siempre ha pasado, sino a que se abran varias alternativas válidas y respetuosas con el entorno.

Vía | The New York Times

Científicos del Bio-Architecture Lab de Seattle han manipulado genéticamente unos microbios para poder procesar biocombustible a partir de algas marinas.

El trabajo, realizado por el Dr. Yasuo Yoshikuni, puede convertir grandes explotaciones bajo el mar en una fuente de energía renovable.

Los científicos han elegido a las algas marinas por su alto contenido en azúcar que proporciona una buena biomasa y por no competir con ningún tipo de cultivo.

De las algas se extrae el alginato, un tipo de hidrato de carbono que no puede ser degradado por la bacteria E. coli, utilizada normalmente en la industria. Esto significa que los biocombustibles de algas son demasiado caros para competir con los derivados del petróleo

Para superar el problema, Yoshikuni y sus compañeros examinaron un microorganismo marino llamado Vibrio splendidus, que metaboliza y consume algas de forma natural en el océano.

En los informes publicados en la revista Science, Yoshikuni y sus colegas, lograron aislar un 36 mil pares de bases de fragmento de ADN de V. splendidus que codifica las enzimas que metabolizan el alginato.

Los investigadores dicen que si este proceso pudiera ser a gran escala, las algas marinas podrían ayudar a satisfacer la creciente demanda de biocombustible.

Según Yoshikuni, existen procesos comerciales para la agricultura provenientes de las algas, especialmente en Asia, con 15 millones de toneladas producidas anualmente.

En este caso, las algas serían cultivadas en cuerdas sumergidas recibiendo todos los nutrientes del mar y el sol.

Un dato importante es que las algas también absorben residuos industriales como el fósforo o el nitrógeno, pudiendo ayudar a reducir la proliferación de otras algas no deseadas.

Creemos que las algas serán la energía verde del futuro y la biomasa puede convertirse en lo más sostenible y exitoso para próximas generaciones

Concluye.

Vía | ABC Science